太阳能是一种理想的绿色能源．现在我市许多小区和农村的住户都安装太阳能热水器．小华家最近安装了一台太阳能热水器.如图1为其室内进.出水管的安装示意图.Ⅰ为进水阀.Ⅱ为出水阀.Ⅲ为调温阀．在水箱接口处有一根进出水管.一根溢流管.一根排气管．给水箱上冷水或沐浴用热水时.均通过这根进出水管来完成．请完成下列问题:(1)给水箱上水时.阀门� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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太阳能是一种理想的绿色能源．现在我市许多小区和农村的住户都安装太阳能热水器．小华家最近安装了一台太阳能热水器，如图1为其室内进、出水管的安装示意图，Ⅰ为进水阀，Ⅱ为出水阀，Ⅲ为调温阀．在水箱接口处有一根进出水管，一根溢流管，一根排气管．给水箱上冷水或沐浴用热水时，均通过这根进出水管来完成．
请完成下列问题：
（1）给水箱上水时，阀门Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ应处于何种状态？洗澡时，阀门Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ应处于何种状态？
（2）若水箱安装在七楼楼顶上，且距楼顶地面高1米，小华家住二楼，进水阀距二楼地面高1米，每层楼高3米，则在进水阀处水压至少为多大，才能顺利上水？（g=10N/kg，p₀=1.0×10⁵pa）
（3）如图2所示为小华家太阳能热水器的室外安装图．其中A为集热器，B是水箱．产品说明书如表：

型号		SQB～16/1.2/3
外形尺寸	mm	1190×1250×1190
集热管采光面积	m²	1.5
水箱容积	L	100
每天输出热水（L）	夏天	70～100
每天输出热水（L）	冬天	50～100
水温（℃）	夏天	55～90
水温（℃）	冬天	40～55

根据产品说明书中的参数和题给条件计算：
已知集热器接受的太阳能辐射约为4.0×10⁶J/m²?h，如果每天日照时间按10h计算，该热水器在一天中接受的太阳能使一满箱20℃的水到傍晚时，水温达到70℃，那么该太阳能热水器的转化效率为多少？假设每天都可以得到这样一箱热水，使用这样的热水器，每月（按30天算）节省多少㎏的煤？（假设煤燃烧放出的热量有50%被水吸收，煤的热值约3.4×10⁷J/㎏）．（结果取整数）

分析：（1）分析图1，要上水，要闭合阀门Ⅱ、Ⅲ，打开阀门Ⅰ；洗澡时，热水从上面下来和冷水混合使用，要闭合阀门Ⅰ，打开阀门Ⅱ、Ⅲ；
（2）确定二楼进水阀处的深度，根据液体压强公式求此处水管内的水产生的压强，再加上大气压就是要求的在进水阀处的最小水压；
（3）求出热水器一天接收到的太阳能，再利用吸热公式求水吸收的热量，利用效率公式求该太阳能热水器的转化效率；求出每月太阳能的水吸收的热量，而Q_吸=Q_放×50%，然后利用燃料完全燃烧放热公式Q_放=mq求每月节约煤的质量．

解答：解：（1）如图1，阀门Ⅰ打开，阀门Ⅱ、Ⅲ关闭，给水箱上水；阀门Ⅰ关闭，阀门Ⅱ、Ⅲ打开，上面来的热水和下面来的冷水混合，供热洗澡用；
（2）排水阀到太阳能水面的高度：
h=3m×5-1m+1m=15m，
太阳能的水在排水阀处产生的压强：
p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×15m=1.5×10⁵pa，
进水口处最小水压：
p_小=p+p₀=1.5×10⁵pa+1×10⁵pa=2.5×10⁵pa；
（3）每天接受的太阳能辐射：
Q=4.0×10⁶J/（m²?h）×1.5m²×10h=6×10⁷J
水箱内水的质量：
m=ρv=1.0×10³kg/m³×100×10^-3m³=100kg，
一天中一满箱水吸收的热量为
Q_吸=cm△t
=4.2×10³J/（kg?℃）×100kg×（70℃-20℃）
=2.1×10⁷J，
该太阳能热水器的转化效率：
η=

Q吸

2.1×107J

6×107J

=35%，
每月水吸收的热量：
Q_吸′=2.1×10⁷J×30=6.3×10⁸J，
由题知，Q_吸′=qm×50%，
每月可节省的煤的质量：
m=

Q′吸

q×50%

6.3×108J

3.4×107J/kg×50%

≈37㎏．
答：（1）给水箱上水时，阀门Ⅰ打开，阀门Ⅱ、Ⅲ关闭；洗澡时，阀门Ⅰ关闭，阀门Ⅱ、Ⅲ打开；
（2）在进水阀处水压至少为2.5×10⁵pa，才能顺利上水；
（3）该太阳能热水器的转化效率为35%，每月（按30天算）节省37㎏的煤．

点评：太阳能具有取之不尽，用之不竭，清洁无污染等诸多优点，深受人们的青睐．在能源问题日益突出的今天，如何有效地利用太阳能自然成了中考关注的热点．

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（1）给水箱上水时I、Ⅱ应处于何种状态？此时水塔、自来水管与热水器的水箱、排气管、溢流管它们共同构成的物理模型是什么？
（2）若水箱安装在七楼楼顶上，且距楼顶地面高1米，小华家住二楼，进水阀距二楼地面高1米，每层楼高3米，则在进水阀处水压至少为多大，才能顺利上水．
（3）设水箱容积为100升，在一般的光照条件下，一满箱15℃的水到傍晚时，水温可达到65℃，相当于多少米³的煤气完全燃烧放出的热量（C_水=4.2×10³J/（kg?℃），煤气的热值约4×10⁷J/m³）．
（4）水箱中的水温在冬天有时不够高，一般都预装了电加热器．若该电加热器的规格为“220V 2.4KW”，家里当时的实际电压只有200V，要把满箱水温度提高10℃，需加热多少分钟？

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（1）给水箱上水时I应处于

打开

、Ⅱ应处于

关闭

（填“打开”或“关闭”）此时水塔、自来水管与热水器的水箱、排气管、溢流管它们共同构成的物理模型是

连通器

．
（2）若水箱安装在七楼楼顶上，且水箱距楼顶地面高1米，小华家住二楼，进水阀距二楼地面高1米，每层楼高3米，则在进水阀处水压强至少为多大，才能顺利上水．
（3）水箱（箱的容积为24L）中的水温在冬天有时不够高，一般都预装了电加热器．若该电加热器的规格为“220V 2.4KW”，若不计热损失，正常状态下要把满箱水温度提高10℃，需加热多少分钟？（水的密度为1.0×10³kg/m³，水的比热容为4.2×10³J/kg?℃）

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（2006?遵义）太阳能是一种理想的绿色能源，小民家最近安装了一台太阳能、电能两用热水器，容积为100L，加热功率为2kW，已知c=4.2×10³J/（kg?℃）．求：
（1）一般光照条件下，一满箱20℃的水到傍晚水温可达60℃，则水吸收了多少热量？
（2）在阴雨连绵的天气里，需要用电热器加热，要使这些水升高同样的温度，则电热器要工作多长时间？耗电多少度？（若不计热损失）

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太阳能是一种理想的绿色能源，太阳能热水器深受广大用户的青睐．如图所示为某品牌太阳能热水器．
（1）热水器集热管采用双层结构

防止热对流引起热损失

，外层透明，两层之间是真空的

防止热传导引起热损失

，内层内壁涂成银色

防止管内热水向外散热

，内层外壁涂成黑色

更易吸收太阳的热

，从物理学角度看，这样做的目的是什么？
（2）该太阳能热水器的水箱总容积为100L，4、5月份晴朗的天气下，一满箱15℃的水到傍晚时，水温可达到65℃，如果用煤气来加热，需要完全燃烧多少立方米的煤气？
（3）水箱中的水温在冬天有时不够高，一般都预装了电加热器．若该电加热器的规格为“220V 2.4kW”，家里当时的实际电压只有200V，要把满箱水温仍然从15℃提高到65℃，需加热多少小时？
（4）若某用户家的太阳能热水器架设在20m高的楼顶，则从理论上看，将水注满热水器，这部分水的机械能增加了多少？

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