Question

14．太陽(yáng)能熱水器是利用太陽(yáng)能來(lái)加熱水的一種裝置，小新同學(xué)家有一臺(tái)太陽(yáng)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℃的100kg的水，加熱到60℃，則：
（1）把這些水從地面輸送到屋頂?shù)臒崴�器中，需要�?duì)水做多少功？
（2）這些水要從太陽(yáng)那里吸收多少熱量？
（3）下雨時(shí)，改用熱水器中的電輔助設(shè)備加熱（加熱功率為3000W），若不計(jì)熱損失，加熱這些水需多長(zhǎng)時(shí)間？[g=10N/kg，c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]．

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(yáng)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_電=Q_吸，再利用P=$\frac{W}{t}$求加熱時(shí)．

解答 解：（1）對(duì)水做的功：
W=Gh=mgh=100kg×10N/kg×10m=1×10⁴J；
（2）水要從太陽(yáng)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_電=Q_吸=2.1×10⁷J，
因?yàn)镻=$\frac{W}{t}$，
所以需要加熱時(shí)間：
t=$\frac{{W}_{電}}{P}$=$\frac{2.1×1{0}^{7}J}{3000W}$=7×10³s．
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(yáng)那里吸收2.1×10⁷J的熱量；
（3）若不計(jì)熱損失，加熱這些水需7×10³s．

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(jiàn)題型．