Question

2．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1500W），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•0C）]．

Answer 1

分析 （1）知道水的质量，可利用重力公式G=mg求水的重力，又知道水上升的高度，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、水温度的变化，利用吸热公式Q_吸=cm△t求水要从太阳那里吸收的热量；
（3）电辅助设备加热产生的热量和水吸收的热量相等，根据W=Pt求出加热这些水需要的时间．

解答 解：（1）水的重力为：G=mg=100kg×10N/kg=1000N，
需要对水做的功为：W=Gh=1000N×10m=1×10⁴J；
（2）水吸收的热量：Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（60℃-10℃）=2.1×10⁷J；
（3）根据题意可知，电辅助设备需放出热量：W=Q_吸=2.1×10⁷J，
由P=$\frac{W}{t}$得：
加热时间：t=$\frac{W}{P}$=$\frac{2.1×1{0}^{7}J}{1500W}$=1.4×10⁴s．
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）用电辅助设备加热这些水需要1.4×10⁴s．

点评 本题考查了做功、热量和焦耳定律的计算，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．