Question

图甲是一种常见的台式饮水机，图乙是它的结构示意图．控水槽内的塑料浮子其质量和厚度可忽略不计．浮子通过一轻质硬杆与阀门相连．当浮子浸没时，阀门恰好将面积为2cm²的放水孔关闭．
（1）蓄水桶中水深0.4m时，水对阀门的压强为多少Pa？
（2）饮水机的部分技术参数如下表所示．简化电路图如图丙．电路图中的温控开关能根据加热罐内水的温度自动控制电路，当加热罐中的水温低于86℃时，温控开关自动接通加热电路，把水温加热到95℃后，停止加热．从而使水温总保持在86℃～95℃之间．经观察发现，当加热罐内装满热水但较长时间没有饮用时，每隔一段时间，加热指示灯就会亮84s，试计算该时间内饮水机的加热效率．

额定电压	220V
额定功率	500W
加热罐容积	1L

Answer 1

解：（1）蓄水桶中水对阀门的压强p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.4m=4×10³Pa；
（2）加热罐中水的质量m=ρV=1.0×10³kg/m³×10^-3m³=1kg；
水吸收的热量Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×1kg×（95℃-86℃）=3.78×10⁴J；
饮水机消耗的电能W=pt=500w×84s=4.2×10⁴J；
饮水机的加热效率η===90%．
答：（1）水对阀门的压强为4×10³Pa；
（2）饮水机的加热效率为90%．
分析：（1）根据P=ρgh求出蓄水桶中水对阀门的压强；
（2）饮水机的加热效率就是水吸收热量和消耗电能的一个比值；水吸收的热量可以根据Q_吸=cm△t求出；消耗的电能可以根据W=Pt求出，P即加热功率可以从参数表中找出．
点评：（1）本题考查液体压强公式p=ρgh的应用；
（2）知道饮水机就是利用电热来工作的，饮水机的效率等于水吸收热量和消耗电能的比值．