题目内容
如图12甲所示是某台式饮水机的结构示意图，控水槽中的浮体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，桶内水流人控水槽，同时有空气进人桶中．已知桶内水位最高为40cm，阀门C的横截面积为1.0cm2，不计A，C本身的质量和热量损失．求：（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1.0kg，由电热管加热，要求10min之内将水由20℃加热到100℃，加热管的电功率至少多大？
（3）饮水机的电路图如图12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、红灯灭、加热管不工作．试分析温控开关1和温控开关2在水沸腾前、后的通断情况以及指示灯电阻R红灯、R绿灯应满足的条件．
分析：（1）根据公式p=ρgh可求桶口处水的压强；再利用公式F=PS可求C受到的水的压力；再利用浮力公式求出浮体A的体积；
（2）根据公式Q=cm△t可求水应吸收的热量；热量全部由电能提供，再利用公式P=
求出电热管的电功率；
（3）水沸腾前，需要加热，加热管需要工作，闭合开关1，绿灯被短路，不能发光，闭合开关2，加热管和红灯并联同时工作；沸腾后，加热管停止工作，两开关同时断开，红灯和绿灯串联，要想绿灯亮，红灯灭，红灯的电阻必须远远小于绿灯的电阻．
（2）根据公式Q=cm△t可求水应吸收的热量；热量全部由电能提供，再利用公式P=
| W |
| t |
（3）水沸腾前，需要加热，加热管需要工作，闭合开关1，绿灯被短路，不能发光，闭合开关2，加热管和红灯并联同时工作；沸腾后，加热管停止工作，两开关同时断开，红灯和绿灯串联，要想绿灯亮，红灯灭，红灯的电阻必须远远小于绿灯的电阻．
解答：解：（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，桶口处的水压为：
P=ρgh=103kg/m3×10N/kg×0.4m=4×103Pa；
C受到的水的压力为：
F=PS=4×103Pa×10-4m2=0.4N；
则F浮=F=ρgV排得
浮体A的最小体积V=V排=
=
=4×10-5m3，
答：浮体A的最小体积为4×10-5m3；
（2）水应吸收的热量：
Q=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（100-20）℃=3.36×105J；
因热量全部由电能提供，即W=Q=Pt
所以电热管的电功率P=
=
=560W；
答：电热管的电功率为560W；
（3）开关1和2在水沸腾前同时闭合，在水沸腾后同时断开
R红＜＜R绿（红灯电阻远远小于绿灯电阻）．
P=ρgh=103kg/m3×10N/kg×0.4m=4×103Pa；
C受到的水的压力为：
F=PS=4×103Pa×10-4m2=0.4N；
则F浮=F=ρgV排得
浮体A的最小体积V=V排=
| F |
| ρg |
| 0.4N |
| 1000kg/m3×10N/kg |
答：浮体A的最小体积为4×10-5m3；
（2）水应吸收的热量：
Q=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（100-20）℃=3.36×105J；
因热量全部由电能提供，即W=Q=Pt
所以电热管的电功率P=
| W |
| t |
| 3.36×105J |
| 600s |
答：电热管的电功率为560W；
（3）开关1和2在水沸腾前同时闭合，在水沸腾后同时断开
R红＜＜R绿（红灯电阻远远小于绿灯电阻）．
点评：本题考查体积、电功率的计算以及对电路的分析，主要是公式及其变形的灵活运用，难点是对电路的分析，知道开关断开与闭合时，电路的连接情况，尤其是两灯串联时一个不发光的情况．
练习册系列答案
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么它露出水面的体积与没入水中的体积之比是__________。
物体紧压在竖直墙上，物体对墙的压力为__________牛顿，物体对墙壁的压强为__________帕斯卡。 
（??）
（??）
在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中，某小组同学用如图18所示的装置，将同一物体分别逐渐浸入到水和酒精中，为了便于操作和准确收集数据，用升降台调节溢水杯的高度来控制物体排开液体的体积。他们观察并记录了弹簧测力计的示数及排开液体的体积。实验数据记录在下表中。
液体种类 | 实验序号 | 物体重力G物（牛） | 弹簧测力计示数F（牛） | 物体受到的浮力F浮（牛） | 排开液体体积 V排（厘米3） |
水 ρ水=1.0克/厘米3 | 1 | 2 | 1.5 | 0.5 | 50 |
2 | 1.0 | 1.0 | 100 | ||
3 | 0.5 | 1.5 | 150 | ||
酒精 ρ酒精=0.8克/厘米3 | 4 | 2 | 1.6 | 0.4 | 50 |
5 | 1.2 | 0.8 | 100 | ||
6 | 0.8 | 1.2 | 150 |
（1）分析比较实验序号1、2和3（或4、5和6）可得出的初步结论是： （9） 。
（2）分析比较实验序号 （10） 可得出的初步结论是：当物体排开液体的体积相同时，液体密度越大，浸在液体中的物体受到的浮力越大。
（3）本实验在探究“浮力的大小与哪些因素”有关时，选用了不同液体并进行了多次实验，其目的是为了 （11） （选填字母序号）A．寻找普遍规律；B．取平均值减小误差。
（4）实验中小明同学观察到将同一个物体浸没在密度越大的液体中时，弹簧测力计的示数越小。于是他灵机一动，在弹簧测力计下挂了一个重1.5牛的物块，如图19甲所示；当他把物块浸没在水中时，如图19乙所示，弹簧测力计的读数为0.5牛，他就在0.5牛处对应标上1.0克/厘米3的字样；当他把物块浸没在酒精中时，如图19丙所示，应该在弹簧测力计刻度盘的 （12） 牛处对应标上0.8克/厘米3字样，聪明的他就将图甲所示装置改装成了一个能测液体密度的密度秤。
