某电热加湿器具有防干烧功能,可在水量不足时自动停止工作,其工作原理如图所示;水箱中的加热器具有高、低两挡功率调节功能,其内部电路(未画出)由开关
S和阻值分别为
121Ω和
48.4Ω的电阻丝
R1、
R2组成。轻弹簧的下端固定在水箱底部,上端与一立方体浮块相连,浮块内有水平放置的磁铁。该加湿器为防干烧已设定:仅当浮块处于图中虚线位置时,固定在水箱侧壁处的磁控开关方能闭合而接通电路。
(1)当处于高功率挡时,加热器工作
2.5min所产生的热量全部被
1kg的水吸收后,水温升高了
50°C.已知加热器处于低功率挡时的功率为
400W,电压
U=220V,水的比热容
c水=4.2×103J/(kg⋅∘C})。
①求加热器处于高功率挡时的功率;
②请画出加热器内部电路。
(2)当向水箱内缓慢加水使浮块上升至图中虚线位置时,浮块下表面积距水箱底部的高度为
20cm,弹簧对浮块的弹力大小为
6N,浮块(含磁铁)的质量为
0.4kg,
g取
10N/kg。
①求浮块上升至虚线位置时排开水的体积;
②该加湿器所设定的防干烧最低水面距水箱底部的高度为
cm,理由是 。