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=1.0×10
3kg/m
3×100×10
-3m
3=100kg
燃燒煤氣放出的熱量等于水吸收的熱量:
Q=Q
吸=cm(t-t
0)=4.2×10
3J/(kg?℃)×100kg×(65℃-15℃)=2.1×10
7J
需要完全燃燒煤氣的體積:
v
煤氣=
=
=0.525m
3(3)加熱器的額定功率:P
額=2.4kW=2400W
電加熱器的電阻:
R=
=
=20Ω
電加熱器的實際功率:
P
實=
=
=2000W
W=Q
吸=2.1×10
7J
故用電加熱的時間為:
t=
=
=1.1×10
4s=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=2×10
4J
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)0.525m
3;(3)3.1h;(4)2×10
4J
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
吸=cm(t-t
0)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
實=
,再用公式W=Q
吸=P
實t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.