小芳家里新买了一台电热水器，从“用户手册”中，她获得了以下资料，请根据这些资料完成相应的计算：（一）、外形尺寸（mm）ABCDEF781100196196353434

网友回答

解：（1）电热水器的总重：
G总=m电+ρ水gV=19×10N/kg+1.0×103kg/m3×50×10-3m3×10N/kg=690N，
电热水器挂在L形挂钩上时，其受力情况如下：

挂钩竖直方向：向上的拉力F和向下电热水器的总重G总，
水平方向：向右的支持力和向左膨胀螺钉的拉力，此时膨胀螺钉受到的拉力和摩擦力是一对平衡力；
因电热水器静止，所以沿竖直方向二力平衡，因此对L形挂钩向下的拉力
F=G=690N；
因L形挂钩静止，电热水器上端所受的水平向左的拉力等于膨胀螺钉所受的摩擦力；
以悬挂架下端为轴，把热水器看成杠杆，则根据杠杆的平衡条件可得fD=G总C，
f===690N．
（2）由热水器的三档位的数值关系猜测得热水器加热部分的等效电路图如下图所示：

其中加热管R1的额定功率为1000W，电热管R2的额定功率为1500W；
加热管的电阻分别为：
R1===48.4Ω，
R2==≈32.3Ω．
（3）①忽略加热过程的热损失，直接加热消耗的电能为：
W1=Q1=cm△t1=4.2×103J/（kg?℃）×50kg×（50℃-20℃）=6.3×106J=1.75KW?h，
下午加热的电费支出为：
0.6元/KW?h×1.75KW?h=1.05元；
②早晨8点前加热，电费支出为：
0.3元/KW?h×1.75KW?h=0.525元；
加热升温4℃所需电能：
W2=Q2=cm△t2=4.2×103J/（kg?℃）×50kg×（50℃-46℃）=8.4×105J，
加热升温4℃所需时间（设加热功率为2500W）
t1===336s=5.6min，（这段加热时间可以忽略不计）
降低4℃所需时间为190min，至下午6点共需要三次加热，消耗电能：
W3=3W2=3×8.4×105J=2.52×106J=0.7KW?h，
电费支出：
0.6元/KW?h×0.7KW?h=0.42元；
总支出：
0.525元+0.42元=0.945元，
所以，第二方案更省钱．
答：（1）L形挂钩受到的最大向下拉力为690N，此时膨胀螺钉与承重墙体间的摩擦力为690N．
（2）内部加热电路的主要结构如上图所示，每个加热管的电阻值分别为48.4Ω、32.3Ω．
（3）第二方案更省钱．
解析分析：（1）用铭牌可知电热水器的净重和容积，根据m=ρV和G=mg求出电热水器的总重，然后对静止的热水器受力分析，根据二力平衡条件可知竖直方向对L形挂钩向下的拉力；以悬挂架下端为轴，可以把热水器看成杠杆，根据杠杆的平衡条件求出电热水器上端所受的水平向左的拉力即膨胀螺钉所受的摩擦力．（2）这台热水器共有三挡加热功率且最大功率等于剩余两功率之和据此可以猜想两电热管并联，据此画出等效电路图；根据R=分别求出两加热管的电阻．（3）忽略加热过程的热损失，根据W=Q=cm△t求出直接加热消耗的电能，并求出下午加热支出的电费；先求出早晨8点前加热支出的电费，再根据W=Q=cm△t求出加热升温4℃所需电能和最大功率加热时的时间，因时间很小可以忽略不计；降低4℃所需时间为190min，至下午6点共需要三次加热，进一步求出三次消耗的电能和支出的电费，总电费等于这两者之和；然后比较这中方案支出的电费即可判断那种更经济．

点评：本题考查了密度公式、重力公式、电功公式、二力平衡条件和杠杆平衡条件的应用，关键是公式和规律的灵活运用，难点是对L形支架正确的受力分析和根据档位画出等效电路图以及明确两种加热方案中消耗电能的计算．