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【题目】太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一。某品牌太阳能热水器每小时平均接收4.2×106 J的太阳能5小时的有效照射时间内将热水器中质量为100 kg、初温为20 ℃的水温升高到40 ℃。求:

(1)热水器中的水吸收的热量Q[水的比热容c4.2×103 J/(kg·)]

(2)热水器5小时内接收到的太阳能E

(3)热水器的效率η

(4)若改用煤气来加热这些水需要完全燃烧多少千克煤气?(煤气的热值q4.2×107 J/kg假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收)

【答案】18.4×106J;(22.1×107J;(340%;(40.2kg

【解析】试题分析:(1)根据Q=cmt﹣t0)求出水吸收的热量;

2)太阳能热水器每小时平均接受4.2×106J的太阳能,求出在5小时的有效照射时间内热水器接收到的太阳能;

3)根据η=求出热水器的效率;

4)煤气放出的热量等于水吸收的热量,根据Q=mq求出完全燃烧煤气的质量.

解:(1)热水器中的水吸收的热量:

Q=Cmt﹣t0=4.2×103J/kg℃×100kg×40℃﹣20℃=8.4×106J

2)热水器5小时内接收到的太阳能:

E=4.2×106J/h×5h=2.1×107J

3)热水器的效率:

η=×100%=×100%=40%

4)煤气燃烧放出的热量全部被水吸收,即Q=Q=8.4×106J

Q=mq可知完全燃烧煤气的质量:

m′===0.2kg

答:(1)热水器中的水吸收的热量为8.4×106J

2)热水器5小时内接收到的太阳能为2.1×107J

3)热水器的效率为40%

4)完全燃烧煤气的质量为0.2kg

练习册系列答案
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根据以上公式我们可以计算出:
一个静质量m0=1kg的物体,当它以v1=300m/s和v2=15×104km/s 运动时,其动质量分别为: m1=1.000 000 000 0005kg、m2=1.15kg,由此可知,物体的动质量比静质量大,且物体的运动速度越大,其动质量越大.从m1值可看出,在低速(相对光速而言)范围内,物体的动质量与静质量相关甚微,其差值可以忽略不计.因此在低速范围内研究宏观物体的运动情况时,可以认为物体的质量是不变的,是常数.
但在微观世界里,由于电子、质子等基本粒子的静质量都很小,而其运动速度又很容易接近光速,这时它们的质量随速度的改变就不可忽视.关于这样的问题,同学们将来有机会学习爱因斯坦的"相对论"力学知识时,就会进一步深入理解.
请根据刚才的阅读,回答下列问题:
(1)我们认为物体的质量是不随形状、位置、状态的改变而改变,其质量是指物体的 , 而会随物体的运动速度而改变.
(2)根据爱因斯坦的理论,物体两种质量及其速度的关系遵循的规律是: 其中m是指动质量,m0是指静质量,c为3×108m/s.在研究宏观物体的运动情况时,由于vc,故可以认为物体的质量不变,是常数.
(3)设m0=100kg,当它以2.4×108m/s的速度运动时,求其动质量,并分析结果,你可得到一个什么结论

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