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随着电热水器的不断改进,如图所示的电热水壶深受人们的喜爱.它的容积为2L,壶身和底座的总质量是1.2kg,底座与水平桌面的接触面积为0.02m2,它装满水后水深16cm.装满水后,求:g取10N/kg
(1)电热水壶底部受到水的压强;
(2)桌面受到的压强.
(3)不计热量损失,如果燃烧木柴把该壶水从20℃加热至100℃,至少需要多少kg的木柴?[c=4.2×103J/(kg?℃);q木柴=1.2×107J/kg].
分析:(1)已知装满水后水的深度,根据公式P=ρgh可求装满水后水对电热水壶底部的压强;
(2)已知水壶的容积和水的密度,根据公式m=ρV可求装满水后水的质量,装满水后桌面受到的压力等于水的重力与壶身和底座的总重力之和,根据公式p=
F
S
可求装满水后桌面受到的压强;
(3)根据吸热公式求出水需要吸收的热量,然后根据 Q=mq求需要的木柴.
解答:解:(1)装满水后水对电热水壶底部的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.16m=1.6×103Pa;
(2)∵已知V=2×10-3m3
∴mV=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg,
∴G=mg=(m+m)g=(2kg+1.2kg)×10N/kg=32N
∵在水平桌面上∴F=G=32N,
∴p=
F
S
=
32N
0.02m2
=1.6×103Pa;
(3)水需要吸收的热量Q=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72×105J,
∵Q=Q=6.72×105J,
∴根据 Q=mq得:
m=
Q
q
=
6.72×105J
1.2×107J/kg
=0.056kg.
答:(1)电热水壶底部受到水的压强为1.6×103Pa;
(2)桌面受到的压强为1.28×103Pa.
(3)不计热量损失,如果燃烧木柴把该壶水从20℃加热至100℃,至少需要0.056kg的木柴.
点评:本题考查液体压强、压力、压强和热量的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,要知道在水平面上物体对水平面的压力等于物体自身的重力.
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(1)装满水后水的质量;
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(3)装满水后桌面受到的压强.

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(1)装满水后水的质量;

(2)装满水后水对电热水壶底部的压强;

(3)装满水后桌面受到的压强.

 

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