Question

“热得快”是用来插入开水瓶中烧开水的电热器，如图12所示。小强设计了浮球自控开关，当水位降到一定位置时，触点开关自动断开，防止热得快被烧坏。乙图是接线盒的放大图。若空瓶的质量是1kg ，开水瓶的容积是2L. g取10N／kg，水的比热容是4.2×10³J/（kg.℃）。试求：

 ( l ）装满水时，瓶对桌面产生多大的压力？

 ( 2 ）若浮球的体积为80cm³，浮球和浮杆共重0.1N ，不计浮杆的体积，装满水时，开关的两个触点之间的压力是多大？

     ( 3 ）若水的初温是20℃ ，在1 标准大气压下，烧开这瓶水用了5.6min，那么 “热得快”的电功率是多少？（不计热损失）

 

Answer 1

解：（1）水的质量为：m=ρV=1.0×10³ kg / m³×2×10^-3m³=2 kg

            瓶对桌面的压力为：

            F=G_总=（G_瓶+G_水）g=(1 kg+2 kg) ×10N／kg=30N

        (2) 浮球所受水的浮力为：

        F_浮=ρ_水V_排g=1.0×10³ kg / m³×80×10^-6m³×10N／kg=0.8N

        开关的两个触点之间的压力是：

        F= F_浮-G=0.8N-0.1N=0.7N

       (3) 因为不计热量损失，电流做的功等于水吸收的热量，即：

       W=Q_吸=cm(t₂-t₁)= 4.2×10³J/（kg.℃）×2 kg×(100℃-20℃)=6.72×10⁵ J

    “热得快”的电功率为  P= ==2000W