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    太阳能是一种理想的绿色能源．小华家最近安装了一台太阳能热水器，如图其室内进出水管的安装示意图，为进水阀，Ⅱ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时用热水，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  ，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？
    【答案】分析：（1）分析图，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；同时水塔、自来水管与热水器的水箱、排气管、溢流管这几个底部相连通的容器构成连通器；
    （2）先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）首先通过公式m=ρV计算出水的质量，再通过公式Q吸=cm（t-t）计算出水吸收的热量，即为煤气完全燃烧放出的热量，再用Q吸除以煤气的热值q求出所需煤气的体积．
    （4）已知电加热器的规格可求其电阻，再根据P=求出此时的实际功率；再利用Q吸=cm△t求出把满箱水温度提高10℃需吸收的热量，因这些热量由电加热器来加热提供，根据公式t==即可求需加热的时间．
    解答：解：（1）由图可知，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；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）排水阀到太阳能热水器水面的高度：
    h=3m×（7-1）-1m+1m=18m，
    太阳能热水器的水在排水阀处产生的压强：
    P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×18m=1.8×105Pa，
    进水口处最小水压：
    P小=P=1.8×105Pa；
    （3）水的体积V=100L=0.1m3，
    水的质量m=ρV=1.0×103kg/m3×0.1m3=100kg．
    水箱内的水吸收的热量：
    Q吸=cm（t-t）=4.2×103J/（kg?℃）×100kg×（65℃-15℃）=2.1×107J．
    如果靠煤气燃烧放出这些热量，需完全燃烧煤气的体积为：
    V===0.525m3．
    （4）电加热器的电阻R===Ω，
    电热器200V实际功率为P==≈1983.5W；
    把满箱水温度提高10℃需吸收的热量为：
    Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×100kg×10℃=4.2×106J，
    这些热量由电加热器来加热提供，所以W=Q放=Q吸=4.2×106J，
    需加热的时间t==≈2117.4s≈35.3min．
    答：（1）I应打开，II应关闭；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）进水阀处水压至少为1.8×105Pa时才能顺利上水．
    （3）相当于0.525m3的煤气完全燃烧放出的热量．
    （4）要把满箱水温度提高10℃，需加热的时间约为35.3min．
    点评：本题是一道电学和热学的综合计算题，属于中考压轴题，对学生的公式应用能力和综合计算能力要求比较高．体现了物理来源于生活，服务于社会的新课程理念．
    练习册系列答案
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    科目：初中物理 来源： 题型：

    （2012?肇庆模拟）太阳能是一种理想的绿色能源．小华家最近安装了一台太阳能热水器，如图其室内进出水管的安装示意图，为进水阀，Ⅱ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时用热水，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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    科目：初中物理 来源： 题型：

    （2008?湘潭模拟）太阳能是一种理想的绿色能源．小华家最近安装了一台太阳能热水器，如右图是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时用热水，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I应处于
    打开
    打开
    、Ⅱ应处于
    关闭
    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
    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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    科目：初中物理 来源： 题型：

    （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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    科目：初中物理 来源： 题型：

    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
    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
    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
    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
    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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    科目：初中物理 来源： 题型：阅读理解

    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
    冬天 50～100
    水温（℃） 夏天 55～90
    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）

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