Question

14．太阳能热水器是利用太阳能来加热水的一种装置，小新同学家有一台太阳能热水器安装在离地面10m高的屋顶上．现需要将初温为10℃的100kg的水，加热到60℃，则：
（1）把这些水从地面输送到屋顶的热水器中，需要对水做多少功？
（2）这些水要从太阳那里吸收多少热量？
（3）下雨时，改用热水器中的电辅助设备加热（加热功率为3000W），若不计热损失，加热这些水需多长时间？[g=10N/kg，c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]．

Answer 1

分析 （1）知道水的质量，利用重力公式求水的重力，又知道输送的高度，再利用功的公式W=Gh求对水做的功；
（2）知道水的质量、水的比热容、水温度的升高值，利用吸热公式Q_吸=cm△t求水要从太阳那里吸收的热量；
（3）改用热水器中的电辅助设备加热，若不计热损失，W_电=Q_吸，再利用P=$\frac{W}{t}$求加热时．

解答 解：（1）对水做的功：
W=Gh=mgh=100kg×10N/kg×10m=1×10⁴J；
（2）水要从太阳那里吸收的热量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（60℃-10℃）=2.1×10⁷J；
（3）由题知，不计热损失，W_电=Q_吸=2.1×10⁷J，
因为P=$\frac{W}{t}$，
所以需要加热时间：
t=$\frac{{W}_{电}}{P}$=$\frac{2.1×1{0}^{7}J}{3000W}$=7×10³s．
答：（1）把这些水从地面输送到屋顶的热水器中，需要对水做1×10⁴J的功；
（2）这些水要从太阳那里吸收2.1×10⁷J的热量；
（3）若不计热损失，加热这些水需7×10³s．

点评 本题考查了功的计算、热量的计算、电功的计算，是一道电学与热学的综合应用题，与实际生活相联系，使学生认识到学了物理有用，属于中考常见题型．