為了節能減排,十堰市某高中學校的學生宿舍樓樓頂集中安裝了一批太陽能熱水器,且每臺熱水器水箱容積為200L.
(1)五月的某一天,天氣晴朗,對于一臺裝滿水的熱水器,若水溫從25℃升高到75℃,滿箱水吸收太陽光的熱量是多少?
(2)十堰地區冬季日照時間不長且強度較弱,太陽能熱水器需啟動電輔助加熱裝置,該裝置既能加熱,也能保溫.其基本電路如圖所示.正常工作時供電電壓U=220V,加熱電功率為400W,保溫電功率為40W,那么電路中電阻R1、R2各是多少歐?
解:
(1)∵ρ=1.0×103㎏/m3,V=200L=200×10-3m3=0.2m3,
m=ρV=1.0×103㎏/m3×0.2m3=200㎏,
又∵C水=4.2×103J/(kg?℃),△t=t-t0=75℃-25℃=50℃,
∴Q吸=C水m△t=4.2×103J/(kg?℃)×200kg×50℃=4.2×107J.
(2)∵當開關S斷開時,R1和R2串聯,此時功率為P=,故為保溫狀態,
當開關S閉合時,R2被短路,電路中只有R1,此時功率為P=,故為加熱狀態,
∴R1===121Ω,
R===1210Ω,
R2=R-R1=1210Ω-121Ω=1089Ω.
答:(1)滿箱水吸收太陽光的熱量是4.2×107J.
(2)電路中電阻R1的阻值為121Ω,R2的阻值為1089Ω.
(1)已知水的密度和體積,可利用公式m=ρV計算質量,又知道水的比熱容和溫度變化,可利用公式Q=Cm△t計算熱量.
(2)首先判斷當開關S斷開和閉合時,熱水器處于什么狀態,再利用公式R=計算電阻,最后利用串聯電路電阻的特點求出R1和R2的阻值.
點評:本題考查了學生對熱量公式的掌握和運用,并利用電功率的變形公式R=計算電阻,以及串聯電路中電阻的特點,在計算過程中要注意單位的換算.
物理解題技巧分享:影響沸點的因素:沸騰沸點要吸熱,沸點高低看氣壓,高山氣低沸點低,高壓鍋內溫度高。