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9.為了倡導低碳生活,太陽能熱水器被廣泛應用于現代生活.小芳家的太陽能熱水器安裝在離地面10m處,水箱容積是200?L.小芳進行了一次觀察活動:某天早上她給熱水器水箱送滿水,“溫度傳感器”顯示水箱中的水溫為20℃.然后中午時“溫度傳感器”顯示水箱中的水溫為60℃.求:[ρ=1.0×103kg/m3、c=4.2×103J/(kg•℃)、g取10N/kg]
(1)從地面往水箱注滿水,克服水的重力所做的功;
(2)水箱中水吸收的熱量;
(3)若水吸收的這些熱量由燃燒煤氣來提供,需要燃燒煤氣4?m3,則煤氣灶的效率為多少?(煤氣的熱值為q煤氣=1.8×107J/m3,結果保留一位小數)

分析 (1)太陽能熱水器裝滿水時水的體積和太陽能的容積相等,根據ρ=$\frac{m}{V}$求出水的質量,根據G=mg求出水的重力,然后根據W=Gh計算克服水的重力所做的功;
(2)知道水的比熱容和溫度的變化,根據Q=cm(t-t0)求出水箱中水吸收的熱量;
(3)知道煤氣的質量和熱值,根據Q=Vq求出完全燃燒釋放的熱量,再根據η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$求出煤氣灶的效率.

解答 解:(1)水的體積:
V=200L=200dm3=0.2m3
由ρ=$\frac{m}{V}$得,水的質量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×0.2m3=200kg,
水的重力為:
G=mg=200kg×10N/kg=2000N;
克服水的重力所做的功:
W=Gh=2000N×10m=2×104J;
(2)水箱中水吸收的熱量:
Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×200kg×(60℃-20℃)=3.36×107J;
(3)煤氣完全燃燒釋放的熱量:
Q=Vq=4m3×1.8×107J/m3=7.2×107J,
煤氣灶的效率:
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$=$\frac{3.36×1{0}^{7}J}{7.2×1{0}^{7}J}$×100%≈46.7%.
答:(1)水箱裝滿水時,克服水的重力所做的功2×104J;
(2)水箱中水吸收的熱量為3.36×107J;
(3)煤氣灶的效率為46.7%.

點評 本題考查了密度公式、重力公式、功的計算公式和吸熱公式、燃料完全燃燒釋放熱量公式、效率公式的應用,與實際生活相聯系,使學生覺得學了物理有用.

練習冊系列答案
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(1)核電站將核能轉化為內能,核能是不可(填“可”或“不可”)再生能源.
(2)核反應堆通過核發生的鏈式反應工作的,這個反應是可以(填“可以”或“不可以”)控制的.
(3)核電站不會(選填“會”或“不會”)產生大量的溫室氣體.目前人類大力發展核能、太陽能等能源,可有效緩解全球氣候變暖的趨勢.
(4)如果其最大吃水深度為10.5m,其底部受到海水的壓強為1.05×105Pa.當質量為20t的設備安裝后,其排開海水的體積增加20m3.(取g=10N/kg,ρ=1.0×103千克/米3
(5)核電站生活區的路由器是一種支持有線和無線連接的網絡設備(如圖2),通過后排接口可以同時連接多臺電腦,各接口之間的連接方式是并聯,海水浮動核電站的工作人員通過電磁波陸地指揮中心相聯系.

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