太陽能是一種理想的綠色能源,太陽能熱水器深受廣大用戶的青睞.如圖所示為某品牌太陽能熱水器.
(1)熱水器集熱管采用雙層結(jié)構(gòu)______,外層透明,兩層之間是真空的______,內(nèi)層內(nèi)壁涂成銀色______,內(nèi)層外壁涂成黑色______,從物理學角度看,這樣做的目的是什么?
(2)該太陽能熱水器的水箱總?cè)莘e為100L,4、5月份晴朗的天氣下,一滿箱15℃的水到傍晚時,水溫可達到65℃,如果用煤氣來加熱,需要完全燃燒多少立方米的煤氣?
(3)水箱中的水溫在冬天有時不夠高,一般都預裝了電加熱器.若該電加熱器的規(guī)格為“220V 2.4kW”,家里當時的實際電壓只有200V,要把滿箱水溫仍然從15℃提高到65℃,需加熱多少小時?
(4)若某用戶家的太陽能熱水器架設在20m高的樓頂,則從理論上看,將水注滿熱水器,這部分水的機械能增加了多少?

解:(1)采用雙層并將兩層間抽成真空,以減少由于空氣對流和傳導而引起的熱損失,管內(nèi)壁涂成銀色,都是為了防止管內(nèi)熱水向外散熱;管外壁涂成黑色,是因為黑色表面更易吸收太陽的熱.
(2)集熱器中水的質(zhì)量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×100×10-3m3=100kg
燃燒煤氣放出的熱量等于水吸收的熱量:
Q=Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg?℃)×100kg×(65℃-15℃)=2.1×107J
需要完全燃燒煤氣的體積:
v煤氣===0.525m3
(3)加熱器的額定功率:P=2.4kW=2400W
電加熱器的電阻:
R===20Ω
電加熱器的實際功率:
P===2000W
W=Q=2.1×107J
故用電加熱的時間為:
t===1.1×104s=3.1h
(4)克服重力做的功就是增加的機械能:
W=Gh=mgh=100kg×10N/kg×20m=2×104J
故答案為:(1)這樣做的目的是:采用雙層并將兩層間抽成真空,以減少由于空氣對流和傳導而引起的熱損失,管內(nèi)壁涂成銀色,都是為了防止管內(nèi)熱水向外散熱;管外壁涂成黑色,是因為黑色表面更易吸收太陽的熱.
(2)0.525m3;(3)3.1h;(4)2×104J
分析:(1)熱水器集熱管采用雙層結(jié)構(gòu)并將內(nèi)外玻璃管之間抽成真空,形成真空度為0.05Pa的真空夾層,以減少由于空氣對流和傳導而引起的熱損失,這與熱水瓶的原理相似;管內(nèi)壁涂成銀色,都是為了防止管內(nèi)熱水向外散熱;管外壁涂成黑色,是因為黑色表面更易吸收太陽的熱.
(2)首先利用公式m=ρv計算出水的質(zhì)量,然后根據(jù)公式Q=cm(t-t0)計算出水吸收的熱量,再根據(jù)公式v=Q/q計算出燃燒煤氣的體積.
(3)因為當時的電壓達不到電加熱器的額定電壓,因此要首先計算出它的實際功率P=,再用公式W=Q=Pt計算出加熱的時間.
(4)機械能的改變可以用做功的多少去衡量,因此克服水的重力做了多少功,機械能就會增加多少.
點評:此題主要考查電和熱的綜合計算能力,屬于中考壓軸題,對學生的公式應用能力和綜合計算能力要求比較高.
練習冊系列答案
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(2012?肇慶模擬)太陽能是一種理想的綠色能源.小華家最近安裝了一臺太陽能熱水器,如圖其室內(nèi)進出水管的安裝示意圖,為進水閥,Ⅱ出水閥,Ⅲ為調(diào)溫閥.在水箱接口處有一根進出水管,一根溢流管,一根排氣管.給水箱上冷水或沐浴時用熱水,均通過這根進出水管來完成.請完成下列問題:
(1)給水箱上水時I、Ⅱ應處于何種狀態(tài)?此時水塔、自來水管與熱水器的水箱、排氣管、溢流管它們共同構(gòu)成的物理模型是什么?
(2)若水箱安裝在七樓樓頂上,且距樓頂?shù)孛娓?米,小華家住二樓,進水閥距二樓地面高1米,每層樓高3米,則在進水閥處水壓至少為多大,才能順利上水.
(3)設水箱容積為100升,在一般的光照條件下,一滿箱15℃的水到傍晚時,水溫可達到65℃,相當于多少米3的煤氣完全燃燒放出的熱量  (C=4.2×103J/(kg?℃),煤氣的熱值約4×107J/m3).
(4)水箱中的水溫在冬天有時不夠高,一般都預裝了電加熱器.若該電加熱器的規(guī)格為“220V 2.4KW”,家里當時的實際電壓只有200V,要把滿箱水溫度提高10℃,需加熱多少分鐘?

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(2008?湘潭模擬)太陽能是一種理想的綠色能源.小華家最近安裝了一臺太陽能熱水器,如右圖是其室內(nèi)進出水管的安裝示意圖,Ⅰ為進水閥,Ⅱ為出水閥,Ⅲ為調(diào)溫閥.在水箱接口處有一根進出水管,一根溢流管,一根排氣管.給水箱上冷水或沐浴時用熱水,均通過這根進出水管來完成.請完成下列問題:
(1)給水箱上水時I應處于
打開
打開
、Ⅱ應處于
關(guān)閉
關(guān)閉
(填“打開”或“關(guān)閉”)此時水塔、自來水管與熱水器的水箱、排氣管、溢流管它們共同構(gòu)成的物理模型是
連通器
連通器

(2)若水箱安裝在七樓樓頂上,且水箱距樓頂?shù)孛娓?米,小華家住二樓,進水閥距二樓地面高1米,每層樓高3米,則在進水閥處水壓強至少為多大,才能順利上水.
(3)水箱(箱的容積為24L)中的水溫在冬天有時不夠高,一般都預裝了電加熱器.若該電加熱器的規(guī)格為“220V 2.4KW”,若不計熱損失,正常狀態(tài)下要把滿箱水溫度提高10℃,需加熱多少分鐘?(水的密度為1.0×103kg/m3,水的比熱容為4.2×103J/kg?℃)

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(2006?遵義)太陽能是一種理想的綠色能源,小民家最近安裝了一臺太陽能、電能兩用熱水器,容積為100L,加熱功率為2kW,已知c=4.2×103J/(kg?℃).求:
(1)一般光照條件下,一滿箱20℃的水到傍晚水溫可達60℃,則水吸收了多少熱量?
(2)在陰雨連綿的天氣里,需要用電熱器加熱,要使這些水升高同樣的溫度,則電熱器要工作多長時間?耗電多少度?(若不計熱損失)

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科目:初中物理 來源: 題型:

太陽能是一種理想的綠色能源,太陽能熱水器深受廣大用戶的青睞.如圖所示為某品牌太陽能熱水器.
(1)熱水器集熱管采用雙層結(jié)構(gòu)
防止熱對流引起熱損失
防止熱對流引起熱損失
,外層透明,兩層之間是真空的
防止熱傳導引起熱損失
防止熱傳導引起熱損失
,內(nèi)層內(nèi)壁涂成銀色
防止管內(nèi)熱水向外散熱
防止管內(nèi)熱水向外散熱
,內(nèi)層外壁涂成黑色
更易吸收太陽的熱
更易吸收太陽的熱
,從物理學角度看,這樣做的目的是什么?
(2)該太陽能熱水器的水箱總?cè)莘e為100L,4、5月份晴朗的天氣下,一滿箱15℃的水到傍晚時,水溫可達到65℃,如果用煤氣來加熱,需要完全燃燒多少立方米的煤氣?
(3)水箱中的水溫在冬天有時不夠高,一般都預裝了電加熱器.若該電加熱器的規(guī)格為“220V  2.4kW”,家里當時的實際電壓只有200V,要把滿箱水溫仍然從15℃提高到65℃,需加熱多少小時?
(4)若某用戶家的太陽能熱水器架設在20m高的樓頂,則從理論上看,將水注滿熱水器,這部分水的機械能增加了多少?

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科目:初中物理 來源: 題型:閱讀理解

太陽能是一種理想的綠色能源.現(xiàn)在我市許多小區(qū)和農(nóng)村的住戶都安裝太陽能熱水器.小華家最近安裝了一臺太陽能熱水器,如圖1為其室內(nèi)進、出水管的安裝示意圖,Ⅰ為進水閥,Ⅱ為出水閥,Ⅲ為調(diào)溫閥.在水箱接口處有一根進出水管,一根溢流管,一根排氣管.給水箱上冷水或沐浴用熱水時,均通過這根進出水管來完成.
請完成下列問題:
(1)給水箱上水時,閥門Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ應處于何種狀態(tài)?洗澡時,閥門Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ應處于何種狀態(tài)?
(2)若水箱安裝在七樓樓頂上,且距樓頂?shù)孛娓?米,小華家住二樓,進水閥距二樓地面高1米,每層樓高3米,則在進水閥處水壓至少為多大,才能順利上水?(g=10N/kg,p0=1.0×105pa)
(3)如圖2所示為小華家太陽能熱水器的室外安裝圖.其中A為集熱器,B是水箱.產(chǎn)品說明書如表:

型號 SQB~16/1.2/3
外形尺寸 mm 1190×1250×1190
集熱管采光面積 m2 1.5
水箱容積 L 100
每天輸出熱水(L) 夏天 70~100
冬天 50~100
水溫(℃) 夏天 55~90
冬天 40~55
根據(jù)產(chǎn)品說明書中的參數(shù)和題給條件計算:
已知集熱器接受的太陽能輻射約為4.0×106J/m2?h,如果每天日照時間按10h計算,該熱水器在一天中接受的太陽能使一滿箱20℃的水到傍晚時,水溫達到70℃,那么該太陽能熱水器的轉(zhuǎn)化效率為多少?假設每天都可以得到這樣一箱熱水,使用這樣的熱水器,每月(按30天算)節(jié)省多少㎏的煤?(假設煤燃燒放出的熱量有50%被水吸收,煤的熱值約3.4×107J/㎏).(結(jié)果取整數(shù))

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