如图所示,物理科技小组设计的具有防干烧功能的空气加湿器装置模型,由控制器和加热器组成,可在水量不足时自动停止加热。加热器有高、低两个挡位,由开关 S和加热电阻丝 R1、R2组成, U=220V,R2=242Ω;控制电路电压恒定, R0=10Ω, RF为压敏电阻,下方固定一个轻质绝缘T形硬质杆,水箱注水后圆柱形浮体 A竖直上浮,通过 T形杆对压敏电阻产生压力,所受压力每增加 1.5N,电阻减小 5Ω。浮体 A体积为 1000cm3,质量为 50g。科技小组对加湿器进行测试:向水箱内缓慢注水,当液面上升至浮体 A体积的 15浸入水中时,电磁铁线圈中电流为 200mA,此时衔铁恰好被吸下,加热器开始工作;当液面上升至浮体 A体积的 12浸入水中时,电磁铁线圈中电流为 240mA;当水箱注水量达到最大值时,电磁铁线圈中电流为 300mA。 T形硬质杆的质量和电磁铁线圈电阻忽略不计, g取10N/kg,水的密度为 1.0×103kg/m3,水的比热容为 4.2×103J/(kg•℃)。
(1)当加热器处于高挡位时,加热 140s所产生的热量全部被 1.2kg的水吸收,水温升高了 25℃。求加热器的高挡功率和低挡功率;
(2)求浮体 A体积的 15浸入水中时受到的浮力和此时压敏电阻受到的压力;
(3)求水箱注水量达到最大值时,浮体 A浸入水中的体积。