Question

18．如圖為電熱水器的簡易示意圖，通過開關S可以使熱水器處于加熱或保溫狀態(tài)．小明在熱水器的蓄水桶中裝水至最高水位時，桶底受到水的壓強是2500Pa；閉合開關S時，熱水器處于加熱狀態(tài)，桶中質量為10kg的水由28℃加熱到98℃時吸收的熱量為2.94×10⁶J[已知水的比熱容為4.2×10³J/（kg•℃），g取10N/kg]．

Answer 1

分析 （1）知道裝水至最高水位時的水深和水的密度，利用液體壓強公式求桶底受到水的壓強；
（2）閉合開關S，對R₂短路，電路中的電阻最小，根據Q=W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t可知此時電流通過R₁產生的熱量最多，據此分析；
（3）知道水的質量、水的比熱容、水的初溫和末溫，利用吸熱公式求水吸收的熱量．

解答 解：（1）裝水至最高水位時：水的深度為h=25cm=0.25m，
則桶底受到水的壓強：
p=ρgh=1×10³kg/m³×10N/kg×0.25m=2500Pa；
（2）當閉合S，電路中只有R₁，電路中的電阻最小，
由于電源電壓U不變，根據Q=W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t可知：
在同樣的加熱時間內，此時產生的熱量最多，所以閉合開關S時，熱水器處于加熱狀態(tài)；
（3）水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×10kg×（98℃-28℃）=2.94×10⁶J．
故答案為：2500；加熱；2.94×10⁶．

點評 本題考查了液體壓強的計算、功率、吸收熱量的計算，利用公式Q=W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t分析時，注意控制變量法的使用，是電學和熱學的綜合題，屬于難題．