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【题目】【2016·西宁卷】下图是太阳能热水器内部水箱的结构示意图。A、B是水箱中两个相同的实心圆柱体,密度为2×103kg/m3,悬挂在水箱顶部的压力传感开关S上。当S受到竖直向下的拉力达到一定值时闭合,电动水泵M开始向水箱注水;当拉力等于10N时,S断开,电动水泵M停止注水,此时水箱水位最高为1.2m。g取10N/kg。求:
(1)若水箱内有100 kg的水,该太阳能热水器将水从20℃加热到50℃时水吸收的热量。 [C水=4.2×103J/(kg·℃)]
(2)停止注水后水箱底部受到的水的压强。
(3)若A、B的体积均为400 cm3,A、B受到的总重力。
(4)正常情况下水箱中的水位最高时如图所示,A受到的浮力(开关S下的细绳和A、B间的细绳质量与体积均忽略不计)。
【答案】(1)1.26×107J (2)1.2×104Pa (3)16N(4)2N
【解析】(1)Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×100 kg×(50-20)℃=1.26×107J
(2)P=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×1.2m=1.2×104Pa
(3)G总=m总g=ρV总g=ρ(VA+VB)g
=2×103kg/m3×(4×10-4m3+4×10-4m3)×10N/kg=16N
(4)正常情况下,当水位最高时,绳子受到的拉力最小,此时F总浮 = G总-F=16N-10N=6N
FB浮=ρ水gVB=1.0×103kg/m3×4×10-4m3×10N/kg=4N
FA浮= F总浮-FB浮=6N-4N=2N
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