Question

太阳能是一种理想的绿色能源，太阳能热水器深受广大用户的青睐．如图所示为某品牌太阳能热水器．

Answer 1

解题思路：（1）热水器集热管采用双层结构并将内外玻璃管之间抽成真空，形成真空度为0.05Pa的真空夹层，以减少由于空气对流和传导而引起的热损失，这与热水瓶的原理相似；管内壁涂成银色，都是为了防止管内热水向外散热；管外壁涂成黑色，是因为黑色表面更易吸收太阳的热．

（2）首先利用公式m=ρv计算出水的质量，然后根据公式Q_吸=cm（t-t₀）计算出水吸收的热量，再根据公式v=Q/q计算出燃烧煤气的体积．

（3）因为当时的电压达不到电加热器的额定电压，因此要首先计算出它的实际功率P_实=

U

2

实

R

，再用公式W=Q_吸=P_实t计算出加热的时间．

（4）机械能的改变可以用做功的多少去衡量，因此克服水的重力做了多少功，机械能就会增加多少．

（1）采用双层并将两层间抽成真空，以减少由于空气对流和传导而引起的热损失，管内壁涂成银色，都是为了防止管内热水向外散热；管外壁涂成黑色，是因为黑色表面更易吸收太阳的热．

（2）集热器中水的质量：

m=ρV=1.0×10³kg/m³×100×10^-3m³=100kg

燃烧煤气放出的热量等于水吸收的热量：

Q=Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（65℃-15℃）=2.1×10⁷J

需要完全燃烧煤气的体积：

v_煤气=[Q/q]=

2.1×107J

4×107J/m3=0.525m³

（3）加热器的额定功率：P_额=2.4kW=2400W

电加热器的电阻：

R=

U2额

P额=

(220V)2

2400W=20Ω

电加热器的实际功率：

P_实=

U2实

R=

(200V)2

20Ω=2000W

W=Q_吸=2.1×10⁷J

故用电加热的时间为：

t=[W

P实=

2.1×107J/2000W]=1.1×10⁴s=3.1h

（4）克服重力做的功就是增加的机械能：

W=Gh=mgh=100kg×10N/kg×20m=2×10⁴J

故答案为：（1）这样做的目的是：采用双层并将两层间抽成真空，以减少由于空气对流和传导而引起的热损失，管内壁涂成银色，都是为了防止管内热水向外散热；管外壁涂成黑色，是因为黑色表面更易吸收太阳的热．

（2）0.525m³；（3）3.1h；（4）2×10⁴J

点评：

本题考点： 太阳能热水器中的热量计算；功的计算；热量的计算．

考点点评： 此题主要考查电和热的综合计算能力，属于中考压轴题，对学生的公式应用能力和综合计算能力要求比较高．