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17.太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置,下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息
太阳照射时间/h装水量/kg吸热板面积/m2水升高的温度/℃水的比热容/J(kg•℃)-1太阳辐射功率/J•(m2•h)-1
101002.5504.2×1031.68×106
其中太阳辐射功率是指1h内投射到1m2面积上的太阳能.
求:
(1)水在10h内吸收的热量.
(2)如果水吸收的热量用天然气来提供,需要完全燃烧多少m3的天然气;(天然气的热值为8.4×107J/m3,天然气完全燃烧放出的热量全部给水吸收)
(3)该太阳能热水器的能量转化效率.
(4)与其它形式的能量相比,太阳能具有哪些优点?(写出两点即可)

分析 (1)由表中数据知道水的质量、水的比热容、水的温度升高值,利用吸热公式Q=cm△t求水吸收的热量(有用能量);
(2)如果水吸收的热量用天然气来提供,即Q=Q,再利用Q=Vq求需要完全燃烧多少天然气;
(3)由太阳辐射功率知道1h内投射到1m2面积上的太阳能,据此求出10h吸收的太阳能(总能量),再利用效率公式求太阳能热水器的能量转化效率.
(4)太阳能是一种清洁、无污染、可再生能源,它能量丰富,取之不尽用之不竭,是一种新型的能源,越来越被广泛利用.

解答 解:(1)水吸收的热量(有用能量):
Q=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×100kg×50℃=2.1×107J;
(2)由题知,Q=vq=Q=2.1×107J,
需要天然气的体积:V=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{2.1×1{0}^{7}J}{8.4×1{0}^{7}J/{m}^{3}}$=0.25m3
(3)10h太阳能热水器吸收的太阳能(总能量):
Q=1.68×106J/(m2•h)×2.5m2×10h=4.2×107J,
效率:η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{总}}$×100%=$\frac{2.1×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{7}J}$×100%=50%.
(4)使用太阳能洁净、无污染,同时太阳能分布广,在地球的各个角落几乎都可以利用,太阳能量极其丰富,相对于人类来讲,可以认为是取之不竭的.
答:(1)水在10h内吸收的热量为2.1×107J;
(2)如果水吸收的热量用天然气来提供,需要完全燃烧0.25m3的天然气;
(3)该太阳能热水器的能量转化效率为50%.
(4)太阳能具有的优点:节能、环保、无污染.

点评 本题考查了学生对吸热公式、燃料完全燃烧放热公式、效率公式的掌握和运用,本题关键:一是能从题目提供的表格中得到相关信息,二是注意热值单位:固体、液体燃料(J/kg)和气体燃料J/m3的区别.

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(1)除图中的器材外,还需要的测量工具是刻度尺.
(2)小王从圆柱体接触水面至接触容器底之前,分别记下h和F,并将测量的结果填写在下面的表格中.
实验次序123456789
h/cm0246810121416
F/N9.07.86.65.44.23.01.81.81.8
①从表格中可知:在做次序3的实验时,物体A受到的浮力为2.4N.
②分析表中数据,可以得出结论:在物体A没有浸没之前,当h增大时,弹簧测力计的示数F减小;在物体A浸没后,当增大h时,弹簧测力计的示数F不变.(均选填“增大”、“减小”或“不变”)
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