Question

如图甲，是HG2002型台式饮水机结构剖面示意图，控水槽中浮体A与阀门C固定相连，当A恰好浸没时阀门C关闭，A未浸没时C略有下降，桶内水流入控水槽．已知桶内水位高40厘米，阀门C横截面积1.0厘米²，不计A、C本身质量、大气压强和热损失．

(1)为使控水槽内保持一定水位，浮体A的最小体积应为多大？

(2)若热胆中储水1.0千克，由电热管加热，要求10分钟将水由20℃加热到100℃，求电热管的电功率；

(3)饮水机的电路如图乙所示，水沸腾前，红灯亮、绿灯灭、加热管正常工作；水沸腾后，绿灯亮、红灯不亮、加热管不工作．试分析温控开关1和2在水沸腾前、后的通断情况以及红、绿指示灯电阻R_红、R_绿应满足的条件．

Answer 1

答案：
解析：

(1)浮体A具有最小体积的条件是：浮体A刚好浸没在水中时受到向上的浮力跟阀门C受到水向下的压力相等，桶口处水的压强为：p水＝ρ水gh水＝1×103×10×0.4帕＝4×103帕．C受到水的压力为：F＝p水S＝4×103×1×10－4＝0.4牛．据F浮＝F＝ρ水gV排得：V排＝F/ρ水g＝[0.4/(1×103×10)]米3＝4.0×10－3米3．即浮体A的最小体积为4.0×10－5米3． 　　(2)水应吸收的热量为Q＝cmΔt＝4.2×103×1×80焦＝3.36×105焦．热量全部由电能提供，即Q＝W＝Pt所以P＝Q/t＝[3.36×105/600]瓦＝560瓦 　　(3)温控开关1和2在水沸腾前同时闭合，在水沸腾后同时断开．R绿R红