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18.為了響應(yīng)“節(jié)能減排”的號(hào)召,小王家買(mǎi)了一臺(tái)如圖所示的太陽(yáng)能、電能兩用熱水器.該熱水器利用太陽(yáng)輻射的能量加熱時(shí),能把太陽(yáng)輻射能的70%轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能;用電熱絲加熱時(shí),能把電能的90%轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能,該熱水器也可利用太陽(yáng)輻射的能量和電熱絲同時(shí)加熱.它的銘牌如表格所示.他家所在的地區(qū)(晴天)每天接受太陽(yáng)輻射的時(shí)間為8h,太陽(yáng)光照射地面時(shí)的輻射功率為900J/(s•m2),即每平方米的面積上每秒得到的太陽(yáng)輻射能平均為900J.請(qǐng)你與小王一起,對(duì)熱水器進(jìn)行研究與計(jì)算.(g=10N/kg)
x  x牌熱水器
型號(hào)HM-20集熱管數(shù)28支額定頻率50HZ
水箱容積150L集熱管管長(zhǎng)180cm額定電壓220V
防水等級(jí)A系統(tǒng)承壓3.0MPa額定功率4000W
自身質(zhì)量50kg采光面積2.0m2
(1)太陽(yáng)的巨大能量來(lái)自于太陽(yáng)內(nèi)部的核聚變(熱核)反應(yīng).
(2)當(dāng)熱水器內(nèi)蓄滿(mǎn)水時(shí),熱水器每天接受的太陽(yáng)輻射能使水溫升高多少℃?
(3)當(dāng)熱水器內(nèi)蓄滿(mǎn)水時(shí),熱水器將水從20℃加熱到52.4℃所需的最短時(shí)間為多少?

分析 (1)太陽(yáng)能是可以源源不斷的從自然界得到的能源,是可再生能源;太陽(yáng)能來(lái)自于太陽(yáng)內(nèi)部的核聚變反應(yīng),聚變又叫熱核反應(yīng);
(2)利用太陽(yáng)能的輻射功率和接收面積,時(shí)間先求出接受的太陽(yáng)能,再根據(jù)密度公式求出質(zhì)量,利用熱量公式求解溫度的變化;
(3)利用吸熱公式先求出水吸收的熱量,結(jié)合效率以及功率公式求解加熱時(shí)間.

解答 解:
(1)太陽(yáng)光可以源源不斷的從自然界得到,是可再生能源.
太陽(yáng)能來(lái)自于太陽(yáng)內(nèi)部的核聚變.(熱核反應(yīng))
(2)熱水器每天接受的太陽(yáng)輻射能:E=P0St=900J/(s•m2)×2.0m2×8×3600s=5.184×107J
由ρ=mV可得,水的總質(zhì)量:m=ρV=1×103kg/m3×150×10-3m3=150kg
根據(jù)Q=cm△t得:△t=Qcm=\frac{Eη}{{c}_{水}m}=\frac{5.184×1{0}^{7}J×70%}{4.2×1{0}^{3}J/(kg•℃)×150kg}=57.6℃;
(3)水從20℃加熱到52.4℃吸收的熱量為:Q吸總=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×150kg×(52.4℃-20℃)=2.0412×107J.
熱水器利用太陽(yáng)輻射的能量和電熱絲同時(shí)加熱,時(shí)間最短,假設(shè)此時(shí)的時(shí)間為t,
因?yàn)镻=\frac{W}{t},
所以W=Pt,
所以Q吸總=90%×Pt+70%×900J/(s.m2)×t×2.0m2=4860W×t
需要加熱的時(shí)間:
t=\frac{{Q}_{吸總}(cāng)}{{P}_{總}(cāng)}=\frac{2.0412×1{0}^{7}J}{4860W}=4200s.
答:(1)核聚變(熱核);
(2)當(dāng)熱水器內(nèi)蓄滿(mǎn)水時(shí),熱水器每天接受的太陽(yáng)輻射能使水溫升高57.6℃;
(3)當(dāng)熱水器內(nèi)蓄滿(mǎn)水時(shí),熱水器將水從20℃加熱到52.4℃所需的最短時(shí)間為4200s.

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查的是學(xué)生對(duì)熱量計(jì)算公式的理解和掌握,注意題目條件中水質(zhì)量的求解以及效率的應(yīng)用.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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A.電壓表V的示數(shù)
B.電流表A的示數(shù)
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D.電流表A的示數(shù)與電流表A1的示數(shù)的差值

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(1)它在潛入到水下執(zhí)行任務(wù)時(shí)所受浮力;
(2)當(dāng)它潛入到水下200m時(shí),它的一個(gè)面積為1.2m2的艙蓋所受海水的壓力.

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A.廚師所用的刀具都非常鋒利,是通過(guò)減小受力面積減小壓強(qiáng)
B.利用電餅鐺也可以烹飪出各色美食,它將電能主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
C.在制作魚(yú)干時(shí),要晾在通風(fēng)的地方,是為了防止水分蒸發(fā)
D.往火鍋里加入食材,食材溫度升高,它的內(nèi)能增加

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(1)茶農(nóng)為提高茶葉產(chǎn)量,措施很多,請(qǐng)你列舉一種可行的措施合理密植(加強(qiáng)肥水管理).
(2)徑山茶制作工藝之一“炒青鍋”,開(kāi)始鍋溫90~100℃,后降到70~80℃.經(jīng)過(guò)這一道工藝制作出的茶葉是綠茶還是紅茶?并說(shuō)明理由綠茶;這一工藝要求溫度較高,此時(shí)茶多酚氧化酶的活性弱,氧化作用不強(qiáng),所以茶葉不易變紅,為綠茶.
(3)茶壺的水燒開(kāi)時(shí),我們能看到壺嘴有“白氣”冒出,這些白氣是壺內(nèi)水蒸氣(填“壺內(nèi)水蒸氣”或“外界空氣中的水蒸氣”)液化形成的.
(4)圖乙為某品牌自動(dòng)進(jìn)水電茶壺及其部分參數(shù).若要計(jì)算此電茶壺正常工作時(shí)的能量轉(zhuǎn)換效率,需要測(cè)量當(dāng)時(shí)的室溫,以及水的質(zhì)量、燒開(kāi)水用的時(shí)間.(當(dāng)?shù)貫?個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)

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