17.小明家買了一臺兩用太陽能熱水器,晴天用陽光加熱,陰雨用電給水加熱,如表是小明家的太陽能熱水器某天在陽光照射下的相關信息
太陽照射時間
/h
裝水量
/L
吸熱板面積
/m2
水升高的溫度
/℃
水的比熱容
J/(kg.℃)
太陽輻射功率
J/(m2-h)
101002.5504.2×1031.68×106
其中太陽輻射功率是指1h內(nèi)投射到1m2面積上的太陽能為1.68×106 J.ρ=1.0×103㎏/m3
求:(1)今年我省出現(xiàn)大面積干旱,小明家的自來水管里的水無法自動上到太陽能的水箱中,若用1KW的電動機帶動一臺水泵從井里15m深的水面抽水到5m高的水塔中,抽水系統(tǒng)的機械效率為50%,將100L的水抽上水塔,需要對水做功多少J?多長時間可以將水塔抽滿?
(2)若太陽能熱水器里的水溫升高50℃吸收的熱量用天然氣來提供,天然氣完全燃燒放出的熱量有80%被水吸收,需要完全燃燒多少m3的天然氣?(天然氣的熱值為8.4×l07J/m3
(3)若在陰雨天可用電輔助加熱,10h內(nèi)太陽輻射的能量全部由名牌為220V、2000W的發(fā)熱器來提供,則發(fā)熱器正常工作時需加熱多長時間?(不計熱量損失)

分析 (1)由表中數(shù)據(jù)利用密度公式求出水的質(zhì)量、求出水的重力結(jié)合功的公式求出對水做的功,利用效率公式求出消耗的電能,再利用電功率公式求出做功時間;
(2)根據(jù)物質(zhì)吸熱公式求出水吸收的熱量,結(jié)合效率公式求出天然氣放出的熱量,利用燃料放熱公式求出天然氣的體積;
(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)求出10h太陽輻射的能量,結(jié)合電功率公式求出加熱時間.

解答 解:
(1)根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可得:m=ρV=1000kg/m3×100×10-3 m3=100kg,
水的重力為:G=mg=100kg×10N/kg=1000N
對水做的功:W=Gh=1000N×(15m+5m)=20000J;
根據(jù)η=$\frac{W}{{W}_{電}}$可得:W=$\frac{W}{η}$=$\frac{20000J}{50%}$=40000J
則抽水時間為:t=$\frac{{W}_{電}}{P}$=$\frac{40000J}{1000W}$=40s;
(2)水吸收的熱量為:Q=cm△t=4.2×103J/(kg.℃)×100kg×50℃=1.2×107J;
天然氣放出的熱量為:Q=$\frac{Q}{η}$=$\frac{1.2×1{0}^{7}J}{80%}$=1.5×107J
由Q=Vq可得:天然氣的體積為:V=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{1.5×1{0}^{7}J}{8.4×1{0}^{7}J/{m}^{3}}$≈0.18m3
(3)由表格數(shù)據(jù):10h太陽能熱水器吸收的太陽能(總能量):
Q=PSt=1.68×106J/(m2•h)×2.5m2×10h=4.2×107J,
不計熱量損失,要達到同樣的效果則有:
Q=W=Pt,
所以發(fā)熱器正常工作時需加熱時間:
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{Q}{t}$=$\frac{4.2×1{0}^{7}J}{2000W}$=2.1×104s.
答:(1)需要做功2×104J;40s可將水抽滿;
(2)需要完全燃燒0.18m3的天然氣.
(3)發(fā)熱器正常工作時需加熱2.1×104s.

點評 本題考查了學生對密度、力學做功公式,電功公式吸熱公式、效率和熱值的掌握和運用,本題關鍵:能從題目提供的表格中得到相關信息.

練習冊系列答案
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手電筒到黑板擦距離L/cm203040506070
黑板擦影子高度H/cm201714.513.51312.6
(1)影子的形成是由于光的直線傳播而產(chǎn)生的,粗略分析數(shù)據(jù)他們發(fā)現(xiàn):若保持其他因素不變,當手電筒由近處逐漸遠離黑板擦時,影子的高度隨之變。
(2)為了進一步發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律,請你利用表中數(shù)據(jù)繪制影子高度H隨手電筒到黑板擦距離L變化的圖象;根據(jù)你所畫的圖象,當手電筒到黑板擦的距離L=45cm時,影子的高度H大致是15.6cm.
(3)當手電筒距黑板擦較遠時,觀察圖象的變化趨勢發(fā)現(xiàn),影子變小得慢(填“快”或“慢”);當手電筒距離黑板擦足夠遠時,影子大小將基本不變(填“基本不變”或“逐漸變大”或“逐漸變小”) 

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D.將細銅絲緊密纏繞在鉛筆桿上;
E.數(shù)出纏繞在鉛筆桿上細銅絲的圈n.
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