Question

（2012?市中區(qū)二模）太陽能熱水器是利用太陽能來加熱水的一種裝置，小新同學(xué)家有一臺(tái)太陽能熱水器安裝在離地面10m高的屋頂上．現(xiàn)需要將初溫為10℃，質(zhì)量為100kg水，加熱到60℃，取g=10N/kg，已知c_水=4.2×10³J/（kg?℃）．

集熱面積/m2		1.41
容量/L		100
輔助 加熱 系統(tǒng)	額定電壓/V	220
	額定功率/W	2500
	頻率/Hz	50
	最高溫度/℃	65～75

求：
（1）把這些水從地面輸送到屋頂?shù)臒崴�器中，需要�?duì)水做的功；
（2）這些水要從太陽那里吸收的熱量；
（3）下雨時(shí)，改用熱水器中的電輔助設(shè)備加熱，若不計(jì)熱損失，加熱這些水所需的時(shí)間．

Answer 1

分析：（1）知道水的質(zhì)量，利用重力公式求水的重力，又知道輸送的高度，再利用功的公式W=Gh求對(duì)水做的功；
（2）知道水的質(zhì)量、水的比熱容、水溫度的升高值，利用吸熱公式Q_吸=cm△t求水要從太陽那里吸收的熱量；
（3）改用熱水器中的電輔助設(shè)備加熱，若不計(jì)熱損失，W_吸=Q，再利用P=

W

t

求加熱時(shí)間．

解答：解：（1）G=mg=100kg×10N/kg=1000N；
對(duì)水做的功：W=Gh=1000N×10m=1×10⁴J；
（2）水要從太陽那里吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×100kg×（60℃-10℃）=2.1×10⁷J；
（3）由題知，不計(jì)熱損失，W=Q_吸=2.1×10⁷J；
由P=

W

t

得：
加熱這些水所需的時(shí)間為：t=

W

P

=

2.1×107J

2500W

=0.84×10⁴s=140min．
答：（1）把這些水從地面輸送到屋頂?shù)臒崴�器中，需要�?duì)水做1×10⁴J的功；
（2）這些水要從太陽那里吸收2.1×10⁷J的熱量；
（3）若不計(jì)熱損失，加熱這些水需140min．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了功的計(jì)算、熱量的計(jì)算、電功的計(jì)算，是一道電學(xué)與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題，與實(shí)際生活相聯(lián)系，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到學(xué)了物理有用，屬于中考常見題型．