Question

某太阳能热水器，可以贮水100L，天气好时，吸收的太阳辐射能可以使水温升得足够高；阴雨天可用电辅助加热，它的电加热棒的额定电压是220V，额定功率是2000W．
（1）若在阳光的照射下，100L的水温从20℃上升到50℃，吸收太阳的热量是多少？）
（2）若在阴雨天仅用电热加热棒在额定电压下将这些水加热，使之升高相同的温度，需要多长的时间？（假设消耗的电能全部转化为水吸收的内能） 电加热棒的电阻是多大？
（3）实际上用电加热时间需要2h，实际加热时间长的原因是什么？使用太阳能有什么好处？

Answer 1

【答案】分析：（1）已知水的体积和密度，根据公式m=ρV可求水的质量；再利用公式Q_吸=cm（t-t）可求水吸收的热量；
（2）根据公式Q=W=Pt可求需要的时间；再利用公式R=可求电加热棒的电阻；
（3）实际加热时间长的原因可能是有热量损失或者当时的实际电压较低等；使用太阳能的优点可以从经济、可再生、环保方面分析．
解答：解：（1）水的质量m=ρ_水V=1000kg/m³×100×10^-3m³=100kg；
吸收太阳的热量是Q_吸=cm（t-t）=4.2×10³J/（kg?℃）×100kg×（50℃-20℃）=1.26×10⁷J；
答：吸收太阳的热量是1.26×10⁷J；
（2）因为Q=W=Pt
所以加热的时间为t===6300s；
电加热棒的电阻R===24.2Ω；
答：加热的时间为6300s；电加热棒的电阻为24.2Ω；
（3）实际加热时间长的原因是有热量损失、实际电压低于220V；   使用太阳能的优点有环保、节约常规能源等．
点评：本题涉及力学、热学、电学知识，知识面广，难度大，要求学生要掌握各方面的知识，才能解决综合性的问题．