Question

19．由于化石能源長(zhǎng)期大規(guī)模開(kāi)采，不久的將來(lái)會(huì)消耗殆盡，所以開(kāi)發(fā)新能源、更好的利用已知能源，是全球范圍內(nèi)的重要課題．人們根據(jù)生活需要制成了一種新型太陽(yáng)能熱水器，晴天可利用太陽(yáng)能集熱，陰雨天可用電輔助加熱．小榮家新安裝了一臺(tái)這種熱水器，銘牌如下圖．
請(qǐng)解答下列問(wèn)題：
（1）太陽(yáng)能熱水器貯滿水，水溫從20°C升高到50°C時(shí)，需要吸收多少熱量？
（2）用電加熱時(shí)，熱水器正常工作的電流為多少？（結(jié)果保留1位小數(shù)）
（3）貯滿水的熱水器，陰雨天時(shí)，也要使水溫從20°C升高到50°C，其中50%的熱量由電能輔助提供．若不計(jì)熱量損失，熱水器正常工作需要加熱多長(zhǎng)時(shí)間？

額定電壓220V	容積100L
額定功率2000W	頻率50Hz

Answer 1

分析 （1）先利用密度公式求出水的質(zhì)量，又知道水的初溫和末溫、水的比熱容，利用吸熱公式求出水吸收的熱量；
（2）根據(jù)P=UI的變形公式I=$\frac{P}{U}$求出熱水器正常工作的電流；
（3）根據(jù)題意求出由電來(lái)輔助提供的熱量，又知道電功率的大小，利用P=$\frac{W}{t}$的變形公式求出熱水器正常工作需要加熱時(shí)間．

解答 解：（1）水的體積V=100L=100dm³=0.1m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得，水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×103kg/m³×0.1m³=100kg
水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（㎏•℃）×100㎏×（50℃-20℃）
=1.26×10⁷J；
（2）由P=UI得，熱水器正常工作的電流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{2000W}{220V}$≈9.1A，
（3）由題意知，提供的熱量消耗的電能：
W=Q_吸×50%=1.26×10⁷J×50%=6.3×10⁶J，
由P=$\frac{W}{t}$得，熱水器正常工作需需要的加熱時(shí)間：
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{6.3×1{0}^{6}J}{2000W}$=3150s．
答：（1）太陽(yáng)能熱水器貯滿水，水溫從20°C升高到50°C時(shí)，需要吸收1.26×10⁷J熱量；
（2）用電加熱時(shí)，熱水器正常工作的電流為9.1A；
（3）若不計(jì)熱量損失，熱水器正常工作需要加熱時(shí)間為3150s．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道電學(xué)與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題，與實(shí)際生活相聯(lián)系，使學(xué)生覺(jué)得學(xué)了物理有用，從銘牌表上得到相關(guān)信息是本題的關(guān)鍵，注意100L≠100kg，必須利用密度公式計(jì)算．