Question

2．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1500W），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•0C）]．

Answer 1

分析 （1）知道水的質(zhì)量，可利用重力公式G=mg求水的重力，又知道水上升的高度，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、水溫度的變化，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）電輔助設(shè)備加熱產(chǎn)生的熱量和水吸收的熱量相等，根據(jù)W=Pt求出加熱這些水需要的時(shí)間．

解答 解：（1）水的重力為：G=mg=100kg×10N/kg=1000N，
需要對(duì)水做的功為：W=Gh=1000N×10m=1×10⁴J；
（2）水吸收的熱量：Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（60℃-10℃）=2.1×10⁷J；
（3）根據(jù)題意可知，電輔助設(shè)備需放出熱量：W=Q_吸=2.1×10⁷J，
由P=$\frac{W}{t}$得：
加熱時(shí)間：t=$\frac{W}{P}$=$\frac{2.1×1{0}^{7}J}{1500W}$=1.4×10⁴s．
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）用電輔助設(shè)備加熱這些水需要1.4×10⁴s．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了做功、熱量和焦耳定律的計(jì)算，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．