初中物理太阳能热水器中的热量计算试题

利用太阳能的方式之一是用太阳能电池把________能转化成________能；另一种方式是用集热器加热．从改变物体内能的途径来看，太阳能热水器是通过________来增加水的内能的．一台太阳能热水器储有300kg的水，若水温从20℃升到70℃，这些水吸收了________J热量．[水的比热容为4.2×10³J／（kg·℃）]

阅读下面的短文，回答问题．
太阳能热水器
　　太阳能热水器能利用太阳能把水从低温加热到高温，以满足人们日常生活的需要，它具有安全、节能、环保等优点．
　　如图甲所示，太阳能热水器主要由两部分构成：一部分是由许多根玻璃吸热管组成的集热器，每根玻璃吸热管由双层玻璃管组成，双层玻璃管之间是真空．如图乙所示是玻璃吸热管的工作原理图，它的结构与保温瓶的玻璃内胆相似，只是在玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料．另一部分是保温储水箱，保温储水箱下部与玻璃吸热管相通．
　　玻璃吸热管工作原理如图乙所示：当太阳光入射到黑色的吸热层上时，黑色吸热层能把太阳能更有效地转化为热能，将管内的水加热．向光一侧的水被加热后体积增大、密度变小而向上运动；背光一侧的水由于温度较低、密度较大而向下运动，从而形成冷热水循环，最终整箱水都升高至一定的温度．玻璃吸热管具有吸热保温作用．
请回答以下问题：
（1）玻璃吸热管内向光一侧的水吸热后体积增大、密度变小，所受到的浮力________重力．
（2）能否将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面上？________．简单说明理由：________．
（3）要将质量为100kg、初温为20℃的水加热到60℃，则这些水需要吸收多少热量？[水的比热容是4.2×10³J／（kg·℃）]
（4）某品牌太阳能热水器集热器面积为S＝2m²，热效率为η＝40％（即热水器能将照射到玻璃吸热管上的太阳能的40％转化为水的内能），该地点太阳能辐射到地面的平均功率为P＝1.4×10³W／m²（即平均每平方米每秒钟太阳辐射的能量为1.4×10³J）．在第（3）小题中水吸收的热量由该热水器提供，求需要加热的时间．

阅读短文
太阳能热水器
太阳能热水器能利用太阳能把水从低温加热到高温，以满足人们日常生活的需要。它具有安全、节能、环保等优点。
如下图a所示，太阳能热水器主要由两部分构成：一部分是由许多根玻璃吸热管组成的集热器，每根玻璃吸热管由双层玻璃管组成，双层玻璃管之间是真空。如下图（b）所示是玻璃吸热管的工作原理图，它的结构与保温瓶的玻璃内胆相似，只是在玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料；另一部分是保温储水箱，保温储水箱下部与玻璃吸热管相通。
玻璃吸热管工作原理如图(b)所示：当太阳光入射到黑色的吸热层上时，黑色吸热层能把太阳能更有效地转化为热能，将管内的水加热。向光一侧的水被加热后体积增大、密度变小而向上运动；背光一侧的水由于温度较低、密度较大而向下运动，形成冷热水循环，最终整箱水都升高至一定的温度。玻璃吸热管具有吸热保温作用。
请回答以下问题：

(1)玻璃吸热管内向光一侧的水吸热后体积增大、密度变小，所受到的浮力_____重力。
(2)能否将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面上?简单说明理由：    _     
(3)将质量为100kg的初温为20℃的水加热到60℃，求这些水需要吸收多少热量?[水的比热容是4.2×10³J/(kg・℃)]
(4) 某品牌太阳能热水器集热器面积为S=2m²，热效率为η=40%（即热水器能将照射到玻璃吸热管上的太阳能的40%转化为水的热能），该地点太阳能辐射到地面的平均功率为P=1.4×10³W/m²（即平均每平方米每秒钟太阳辐射能为1.4×10³J）。在第（3）小题中水吸收的热量由该热水器提供，求需要加热多少小时?

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/m^2	水升高的温度/℃	水的比热容/J·（kg·℃）^-1	太阳辐射功率/J·（m^2·h）^-1
10	100	2.5	50	4.2×10^3	1.68×10^6

其中太阳辐射功率是指1h内投射到1 m²面积上的太阳能。
求：（1）水在10h内吸收多少热量？
（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是多大？

如图是某太阳能热水器，向其中注入50kg的水，阳光照射—段时间后，水温从10℃升高到50℃．水的比热容是4.2×10³J／（kg·℃）．试求：

（1）这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少?
（2）如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是2.8× 10⁷J，则这段时间该热水器的效率是多少?
（3）若用天然气来提供2.8×l0⁷J的热量，需完全燃烧多少m³的天然气．（天然气的热值为8.4×l0⁷J／m³，天然气完全燃烧放出的热量全部给水吸收．保留两位小数．）

阅读以下短文，回答问题
太阳能热水器
太阳能热水器能利用太阳能把水从低温加热到高温，以满足人们日常生活的需要。它具有安全、节能、环保等优点。
如图甲所示，太阳能热水器主要由两部分构成：一部分是由许多根玻璃吸热管组成的集热器，每根玻璃吸热管由双层玻璃管组成，双层玻璃管之间是真空。如图乙所示是玻璃吸热管的工作原理图，它的结构与保温瓶的玻璃内胆相似，只是在玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料；另一部分是保温储水箱，保温储水箱下部与玻璃吸热管相通。
玻璃吸热管工作原理如图乙所示：当太阳光入射到黑色的吸热层上时，黑色吸热层能把太阳能更有效地转化为内能，将管内的水加热。向光一侧的水被加热后体积增大、密度变小而向上运动；背光一侧的水由于温度较低、密度较大而向下运动，形成冷热水循环，最终整箱水都升高至一定的温度。玻璃吸热管具有吸热保温作用。
请回答以下问题：

（1）太阳能属于_______（选择“一次能源”或“二次能源”）。玻璃吸热管内向光一侧的水吸热后体积增大、密度_______（选填“变大”“不变”“变小”）。
（2）玻璃吸热管内表面为何涂成黑色，请说明理由_____        __。
（3）将质量为100kg的水温度升高了50℃，求这些水需要吸收多少热量？[水的比热容是4.2×10³J/（kg·℃）]
（4）某品牌太阳能热水器集热器面积为S=2m²，热效率为η=40%（即热水器能将照射到玻璃吸热管上的太阳能的40%转化为水的内能），该地点太阳能辐射到地面的平均功率为P=1.4×10³W/m²（即平均每平方米每秒钟太阳辐射能为1.4×10³J）。在第（3）小题中水吸收的热量由该热水器提供，求需要加热多少时间？

经验表明，自制家用太阳能热水器——晒水箱的效率可达到50%。已知在地球表面晴天时垂直于阳光的表面接收到的热辐射R为1.26×10³J/(m²·s)，如果晒水箱内有水40kg，晒水箱接收阳光垂直照射的面积始终是1.5m²，请计算要使水温上升30℃，需要多长时间？

我国大部分地区每年的五六月，向阳的地方每平方米的面积在l h内可获得太阳的辐射能平均为3.6×10⁶J·有一种太阳能热水器，它接收太阳能的15根真空镀膜管总有效面积约为1.35m，，能把接收到的太阳能的50%转变为水的内能。请问:
(1)如果每天日照的时间为10 h，则可将质量为100kg、初温为20℃的水加热到多少摄氏度?[水的比热容为4.2×l0³J/(kg·℃)]
(2)若改用1500W的电热水器，加热同样的水达到同样的温度，需要多长时间?(设电热水器无热损失)

（1）一个集热式太阳能热水器，一天（按光照10 h）能使80 kg水升高60℃，这个热水器相当于效率是90％的功率多大的电热水器？
（2）与一片口香糖大小差不多的铀燃料就能够产生与600 L（升）汽油一样多的能量．假如一辆家庭小轿车的耗油量为10 L/hkm（每行驶100 km耗油10 L），按平均每天行驶50 km计算，这辆小轿车每年消耗的能量相当于多少片口香糖大小的铀燃料提供的能量？
（3）太阳能是大自然赋予人类的一种取之不尽、用之不竭的可再生能源．太阳释放的能量以电磁波的形式辐射出来，地球每年接收的太阳能有6×10¹⁷kW·h．
①太阳内部发生的是什么反应？利用的什么能？
②三峡工程全部完工后，水电站的发电功率可达1820万千瓦．请计算，地球接收的太阳能，相当于多少个三峡水电站全负荷运转的发电量？ 

太阳能热水器是将________转化为________的装置；硅光电池是将________转化为________的装置．

有一种太阳能热水器，铭牌上的部分参数如右表所示．并装满水将它安装在阳光充足的水平台面上

型    号	JL—88
水容量/L	80
自身质量/kg	40

 
（1）若它的底部支架与水平台面的接触面积为0.2m²，求它对台面的压力和压强．（取g ="10N/kg" ）
（2）镇江地区（晴天）平均每平方米的面积上，每小时接收的太阳能约为2.8×10⁶ J ．若该热水器接收太阳能的有效面积为1.5 m²，每天日照时间按8h 计算，则它一天中接收的太阳能（E）约为多少？若这些太阳能有60 ％被热水器中的水吸收，则可使水温升高多少？
（3）若该热水器一天中接收的太阳能，由燃烧煤气（热值q ="4.2" x 10⁷ J/kg ）获得，则需要完全燃烧多少千克煤气？
（4）请你：① 从能源和可持续发展的角度，说出提倡开发利用太阳能的两点主要理由；② 说出当前在利用太阳能方面所面临的某一主要困难．（可从自然因素或技术因素等方面思考）

 太阳能属于   （填"可再生"或"不可再生")能源，某太阳能热水器1h吸收了 2.52×10⁶J的热量，该热水器的吸热功率为   W，若这些热量全部转化为水的内能， 可将100㎏的水从20℃升高到   ℃(水的比热容为4.2×10³J/(㎏•℃))

(8分)太阳能热水器具有安全、节能、经济和环保等优点．为有效利用太阳能，某研究性学习小组对“物体吸收太阳能的能力与表面颜色之间的关系”进行了实验研究：在两只相同的烧杯中装有质量和初温相同的水，烧杯外用一个黑色塑料袋和一个白色塑料袋密封，插入温度计(温度计的玻璃泡浸没在水中，大部分刻度露出可见)，放在阳光下曝晒．每隔相同的时间读出温度计的示数，数据记录如下：

塑料袋 颜色	水的质量(m/Kg)	初　温 (t/℃)	温　度 (t1/℃)	温　度 (t2/℃)	温　度 (t3/℃)	……
黑　色	1.0	15.0	22.3	27.8	31.5	……
白　色	1.0	15.0	16.5	17.8	19.0	……

根据上述数据回答下列问题：
(1)这次实验过程中，采用的科学研究方法是　　　　　　　
(2)通过上面的研究可以推断：太阳能热水器的集热管表面颜色以　　　　　　为宜；
(3)小明家使用的太阳能热水器的说明书如图，若在太阳能热水器的水箱中装满水，中午在太阳照晒下每小时温度升高10℃，则该热水器中的水每小时吸收的热量是多少？该热水器中午每秒钟每平方米的面积上获得的太阳能是多少？

容　　积	100L
集热箱的采光面积	1.5m^2
效　　率	40%
使　用　年　限	15年

已知某太阳能热水器的数据如下表：

真空管直径×长度	70mm×1800mm	规格/支管	15
外形尺寸	1840mm×1597mm×1765mm	保温层/mm	60
水箱容量/L	150	采光面积/m^2	2.1

已知我市向着阳光的地方每平方的面积在1h内得到的太阳辐射能平均为3×10⁶J.若每天接受太阳能的时间以8h计算，正常情况下一天内该热水器能把初温为20℃的一箱水加热到60℃，则：
（1）水箱内的水共吸收多少热量？
（2）该热水器的效率多大？

小洪同学家原来用液化石油气烧水，每天约用60℃的热水100kg.她参加“探究性学习活动后，在老师指导和同学帮助下，制作了一台简易的太阳能热水器.

（1）若这台热水器夏天平均每天可将100kg的水从20℃加热到60℃,这 些水吸收的热量为多少？
（2）若液化石油气燃烧放出的热量有70％被水吸收，她家改用太阳能 热水器后，平均每天可节约液化石油气多少千克？（液化石油气 的热值为8.0×10⁷J/kg）
（3）请你说出使用太阳能热水器的优点.（至少说出一点）