Question

如圖是太陽(yáng)能熱水器的裝置圖．它主要由太陽(yáng)能吸熱板和補(bǔ)水箱等組成，它利用水的對(duì)流與循環(huán)把水加熱．補(bǔ)水箱內(nèi)裝40kg水，如果每分鐘吸收太陽(yáng)輻射的能量為8.4×10⁴J，其中60%被水吸收．求：
（1 ）請(qǐng)說(shuō)出太陽(yáng)能熱水器的工作原理．
（2 ）將補(bǔ)水箱里20℃的水經(jīng)吸熱板加熱1小時(shí)水溫為多少度？
（3 ）若改用額定功率為1.5kw的電熱器把質(zhì)量相同的水加熱至相同溫度，至少需要多少時(shí)間？（不計(jì)熱量損失）

Answer 1

【答案】分析：（1）太陽(yáng)能熱水器是將太陽(yáng)輻射的光能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能來(lái)提高水的溫度．
（2）先求出加熱1小時(shí)太陽(yáng)熱板吸收太陽(yáng)輻射的能量，然后根據(jù)效率求出水吸收的熱量，再根據(jù)熱量公式Q_吸=cm△t求出水的末溫．
（3）不計(jì)熱量損失，如果用電熱器加熱，根據(jù)水吸收的熱量來(lái)自電熱器消耗的電能，即Q_吸=W=Pt即可求出需要的時(shí)間．
解答：解：（1）太陽(yáng)能熱水器的工作原理：將太陽(yáng)輻射的光能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能；
（2）∵太陽(yáng)能吸熱板每分鐘吸收太陽(yáng)輻射的能量為8.4×10⁴J，
∴1小時(shí)吸收太陽(yáng)輻射的能量：Q=8.4×10⁴J×60=5.04×10⁶J
Q_吸=Q×60%=5.04×10⁶J×60%=3.024×10⁶J
由Q_吸=cm（t-t）得：
t=+t0=+20℃=38℃；
（3）Q_吸=W=Pt
即：3.024×10⁶J=1.5×10³W×t
解得：
t=2016s=33.6min．
答：（1 ）太陽(yáng)能熱水器的工作原理：利用太陽(yáng)輻射的能量和水的對(duì)流與循環(huán)把水加熱；
（2 ）將補(bǔ)水箱里20℃的水經(jīng)吸熱板加熱1小時(shí)水溫為38℃；
（3 ）若改用額定功率為1.5kw的電熱器把質(zhì)量相同的水加熱至相同溫度，至少需要33.6min．
點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生對(duì)生活中能量轉(zhuǎn)化的理解，以及熱量公式、功的公式的運(yùn)用和計(jì)算能力，要求學(xué)生要熟練掌握這些物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題．