如图所示，是小明设计的水位自动报警器．塑料浮球重2N，当水位上升时塑料浮球随之上升，并把上面的工字形物体推起，当水位达到报警水位时，金属AB把电路连通，标有“6V3W”的小灯

Question

如图所示，是小明设计的水位自动报警器．塑料浮球重2N，当水位上升时塑料浮球随之上升，并把上面的工字形物体推起，当水位达到报警水位时，金属AB把电路连通，标有“6V  3W”的小灯泡正常发光，实施报警．已知电源电压为8V不变．【C_水=4.2×10³J/（kg•℃）g=10N/kg】
求：

（1）浮球在如图所示位置静止时，浮球受到的浮力及浮球浸在水中的体积．
（2）当水位报警器报警时，金属AB连入电路中的电阻．
（3）小灯泡正常发光5min消耗的电能可使100g  10℃的水温度升高到多少℃？（计算结果保留1位小数）

Answer 1

（1）由于小球漂浮，所以F_浮=G=2N，
由F_浮=ρ_水gV_排得：
V_排=(F浮)/(ρ水g)=(2N)/(1.0×103kg/m3×10N/kg)=2×10^-4m³；
（2）报警时，由于灯正常发光，
由P=UI得：I_L=(PL)/(UL)=(3W)/(6V)=0.5A，
由串联电路的电流和电压特点可知：
I_AB=I_L=I=0.5A，U_AB=U-U_L=8V-6V=2V，
由I=(U)/(R)得：R_AB=(UAB)/(IAB)=(2V)/(0.5A)=4Ω；
（3）W=Pt=3W×300s=900J，
Q=W=900J，
由Q_吸=cm（t-t₀）得：
t=t₀+(Q吸)/(cm)=10℃+(900J)/(4.2×103J/(kg•℃)×0.1kg)=12.1℃．
答：（1）浮球在如图所示位置静止时，浮球受到的浮力为2N，浮球浸在水中的体积为2×10^-4m³．
（2）当水位报警器报警时，金属AB连入电路中的电阻为4Ω．
（3）小灯泡正常发光5min消耗的电能可使100g  10℃的水温度升高到12.1℃．