Question

在新農村建設中很多樓房頂上裝有如圖所示的太陽能熱水器，圖是內部水箱的結構示意圖。S _l是自動溫控開關，當水溫低于20℃時閉合，輔助加熱電阻R開始加熱；當水溫高60℃時斷開，輔助加熱電阻R停止加熱。A、B是水箱中兩個相同的實心圓柱體，密度為1.8×10³kg／m³，懸掛在水箱頂部的壓力傳感開關S₂上。當S₂受到豎直向下的拉力達到16 N時閉合，電動水泵M開始向水箱注水；當拉力小于等于10N時，S₂斷開，電動水泵M停止注水。取g=10N／kg。求：
(1)若水箱內有100 kg的水，夜晚在輔助加熱系統作用下，水溫升高了20℃，水吸收的熱量。 [C水=4.2×10³J／(kg·℃)]
(2)A、B的體積均為500 cm³，A、B的總重力。
(3)正常情況下水箱中的水面最高時，A受到的浮力。(開關S₂下的細繩和A、B間的細繩質量與體積均忽略不計。)

Answer 1

解：(1)Q_吸=CmΔt=4.2×10³J／(kg·℃)×100 kg×20℃=8.4×10⁶J
(2)G_總=m_總g=ρV_總g=ρ（V_A+V_B）g=1.8×10³kg／m³×（5×10^-4m³+5×10^-4m³）×10N／kg=18N
(3)正常情況下，當水位最高時，繩子受到的拉力最小，此時
F_總浮 = G_總－F=18N－10N=8N
F_B浮=ρ_水gV_B=1.0×10³kg／m³×5×10^-4m³×10N／kg=5N
F_A浮= F_總浮－F_B浮=8N－5N=3N
答：(1)若水箱內有100 kg的水，夜晚在輔助加熱系統作用下，水溫升高了20℃，水吸收的熱量為8.4×10⁶J
(2)A、B的體積均為500 cm³，A、B的總重力為18N。
(3)正常情況下水箱中的水面最高時，A受到的浮力為3N解析:
略