Question

18．如图为电热水器的简易示意图，通过开关S可以使热水器处于加热或保温状态．小明在热水器的蓄水桶中装水至最高水位时，桶底受到水的压强是2500Pa；闭合开关S时，热水器处于加热状态，桶中质量为10kg的水由28℃加热到98℃时吸收的热量为2.94×10⁶J[已知水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃），g取10N/kg]．

Answer 1

分析 （1）知道装水至最高水位时的水深和水的密度，利用液体压强公式求桶底受到水的压强；
（2）闭合开关S，对R₂短路，电路中的电阻最小，根据Q=W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t可知此时电流通过R₁产生的热量最多，据此分析；
（3）知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式求水吸收的热量．

解答 解：（1）装水至最高水位时：水的深度为h=25cm=0.25m，
则桶底受到水的压强：
p=ρgh=1×10³kg/m³×10N/kg×0.25m=2500Pa；
（2）当闭合S，电路中只有R₁，电路中的电阻最小，
由于电源电压U不变，根据Q=W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t可知：
在同样的加热时间内，此时产生的热量最多，所以闭合开关S时，热水器处于加热状态；
（3）水吸收的热量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×10kg×（98℃-28℃）=2.94×10⁶J．
故答案为：2500；加热；2.94×10⁶．

点评 本题考查了液体压强的计算、功率、吸收热量的计算，利用公式Q=W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t分析时，注意控制变量法的使用，是电学和热学的综合题，属于难题．