如图1是一种常见的台式饮水机结构示意图．控水槽内的塑料浮体是一个体积为90cm3的空心圆柱体，其质量和厚度可忽略不计．浮体通过一轻质硬杆与阀门相连．当浮体浸没时，阀门恰好将面

Question

如图1是一种常见的台式饮水机结构示意图．控水槽内的塑料浮体是一个体积为90cm³的空心圆柱体，其质量和厚度可忽略不计．浮体通过一轻质硬杆与阀门相连．当浮体浸没时，阀门恰好将面积为2cm²的放水孔关闭，此时蓄水桶中水位最高．

额定电压	220V
额定频率	50Hz
额定加热功率	500W
指示灯功率	≤0.1W
加热罐容积	1L

（1）蓄水桶中水对阀门的最大压强为多少帕？（g取10N/kg）
（2）饮水机的简化电路图和部分技术参数如下．电路图中的温控开关能根据加热罐内水的温度自动闭合或断开．从而使水温保持在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84秒钟．试计算饮水机的加热效率．[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]

Answer 1

（1）由题知，当浮体浸没时，阀门恰好将面积为2cm²的放水孔关闭，此时蓄水桶中水位最高，
浮体的质量和厚度不计，则蓄水桶中水对阀门的最大压力等于浮体受到的浮力，
即：F=F_浮=ρ_水V_排g=1.0×10³kg/m³×90×10^-6m³×10N/kg=0.9N；
蓄水桶中水对阀门的最大压强：p=(F)/(S)=(0.9N)/(2×10-4m2)=4.5×10³Pa；
（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=(Q)/(W)×100%=(3.78×104J)/(4.2×104J)×100%=90%．
答：（1）蓄水桶中水对阀门的最大压强为4.5×10³Pa；
（2）饮水机的加热效率为90%．