Question

3．小聰看到爸爸給奶奶買的足浴盆如圖所示，其說明書上的部分參數(shù)如下面表格所示，足浴盆底安裝有四個(gè)萬向輪，每個(gè)萬向輪與地面的接觸面積都是2cm²，水的比熱容是4.2×10³J/（kg•℃）．

電源	220V、50Hz
功率	800W
重量	5kg
最大水量	7L
限定溫度	50℃

（1）足浴盆裝滿水后對(duì)水平地面的壓強(qiáng)多大？
（2）若把最大水量的水從10℃加熱到50℃至少需要多長(zhǎng)時(shí)間？
（3）底部按摩輪工作時(shí)是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；仔細(xì)觀察圖片，足浴盆的設(shè)計(jì)應(yīng)用到的物理知識(shí)還有連通器．（寫出一條即可）

Answer 1

分析 （1）先根據(jù)G=mg求出足浴盆注滿水后的重力，然后根據(jù)足浴盆對(duì)水平地面的壓力等于重力，最后根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出足浴盆注滿水后對(duì)水平地面的壓強(qiáng)；
（2）根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）即可求出水吸收的熱量；根據(jù)Q=W可知發(fā)熱體產(chǎn)生的熱量，利用t=$\frac{W}{P}$求出需要的時(shí)間；
（3）電動(dòng)機(jī)的工作原理是通電線圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)；工作時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
足浴盆外部的排水管與盆都與大氣直接接觸，且底部連通為連通器．

解答 解：（1）儲(chǔ)水箱注滿水后掛燙機(jī)對(duì)水平地面的壓力：
F=G_總=m_總g=5kg×10N/kg=50N，
則儲(chǔ)水注滿水后對(duì)水平地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{50N}{4×2×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=6.25×10⁴Pa；
（2）由ρ=$\frac{m}{V}$可得，最大水量m=ρ_水V=1.0×10³kg/m³×7×10^-3m³=7kg，
若把最大水量的水從10℃加熱到50℃水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×7kg×（50℃-10℃）=1.176×10⁶J；
由于足浴盆消耗的電能W=Q_吸．
由P=$\frac{W}{t}$得：
加熱時(shí)間為t=$\frac{W}{P}$=$\frac{1.176×1{0}^{6}J}{800W}$=1470s；
（3）足浴盆底部安裝有按摩輪，按摩輪實(shí)質(zhì)是利用電動(dòng)機(jī)工作的，原理是通電線圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)；工作時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
足浴盆外部的排水管與盆都與大氣直接接觸，且底部連通的為連通器的應(yīng)用．
答：（1）足浴盆裝滿水后對(duì)水平地面的壓強(qiáng)為6.25×10⁴Pa；
（2）把最大水量的水從10℃加熱到50℃至少需要1470s；
（3）電；機(jī)械；連通器．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了壓強(qiáng)和熱量的計(jì)算，以及電動(dòng)機(jī)的工作原理等多個(gè)物理知識(shí)點(diǎn)，考查物理知識(shí)在各種機(jī)械中的應(yīng)用．