Question

（2004?南昌）太陽能熱水器是利用太陽能來加熱水的一種裝置，小新同學家有一臺太陽能熱水器安裝在離地面10m高的屋頂上．現需要將初溫為10℃的100kg的水，加熱到60℃，則：
（1）把這些水從地面輸送到屋頂的熱水器中，需要對水做多少功？
（2）這些水要從太陽那里吸收多少熱量？
（3）遇到陰雨天，就要改用熱水中的電輔助設備加熱（加熱功率為1500W），若不計熱損失，加熱這些水需要多長時間？[g=10N/kg，C水=4.2×10³J/（kg?℃）]．

Answer 1

分析：（1）知道水的質量，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求對水做的功；
（2）知道水的質量、水的比熱容、水溫度的變化，利用吸熱公式Q_吸=cm△t求水要從太陽那里吸收的熱量；
（3）電輔助設備加熱產生的熱量和水吸收的熱量相等，根據W=Pt求出加熱這些水需要的時間．

解答：解：（1）水的重力為：
G=mg=100kg×10N/kg=1000N，
需要對水做的功為：
W=Gh=1000N×10m=1×10⁴J；
（2）水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×100kg×（60℃-10℃）=2.1×10⁷J；
（3）根據題意有Q_吸=W=2.1×10⁷J，
根據P=

W

t

得：
t=

W

P

=

2.1×107J

1500W

=1.4×10⁴s．
答：（1）把這些水從地面輸送到屋頂的熱水器中，需要對水做1×10⁴J的功；
（2）這些水要從太陽那里吸收2.1×10⁷J的熱量；
（3）加熱這些水需要1.4×10⁴s的時間．

點評：本題考查了做功、熱量和焦耳定律的計算，與實際生活相聯系，使學生認識到學了物理有用，屬于中考常見題型．