题目
太阳能热水器是利用太阳能来加热水的一种装置，小新同学家有一台太阳能热水器安装在离地面l0m高的屋顶上．现需要将初温为10℃的100kg的水，加热到60Ω，则：
（1）把这些水从地面输送到屋顶的热水器中，需要对水做多少功？
（2）这些水要从太阳那里吸收多少热量？
（3）遇到阴雨天，就要改用热水中的电辅助设备加热（加热功率为1500W），加热这些水需要多长时间？［g＝l 0N/kg，C水＝4.2×103 J/（kg·℃）］
（4）实际使用电辅助设备加热时，需要的时间总是要比上述计算出的时间长一些，请你分析其中的原因有那些。（至少写出两方面的原因）。 |
题型：计算题难度：中档来源：期末题
所属题型：计算题
试题难度系数：中档
答案
解：（1）根据重力的计算公式G=mg=100kg×10N/g=1.0×103N
根据功的计算公式W=FS得：W=Gh=1000N×10m=1.0×104J
（2）根据热量的计算公式Q=Cm△t得： Q吸=C水m水（t末-t初）=4. 2×103J/ （kg·℃）×100kg×（60一10）℃=2.1×107J
（3）根据题意有Q吸＝W =2. 1×107J
根据电功的计算公式W=Pt得：t=W/P=2. 1×107J /1500W=1.4×104s=3.88h
（4）如：电加热设备的实际功率可能小于1500瓦； 电加热时，因为散热的因素，有能量损失。 |
考点梳理
初中三年级物理试题“太阳能热水器是利用太阳能来加热水的一种装置，小新同学家有一台”旨在考查同学们对
功的计算、
热量的计算、
电功或电能的计算、
电功率，额定功率、
……等知识点的掌握情况，关于物理的核心考点解析如下：
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- 功的计算
- 热量的计算
- 电功或电能的计算
- 电功率，额定功率
考点名称：功的计算
功的定义：“功”一词最初是法国数学家贾斯帕-古斯塔夫·科里奥利创造的。物理学中，必须有作用在物体上的力，且物体在这个力的方向上通过一段距离，就说这个力对物体做了机械功，简称做功，是指力对距离的累积。国际单位制单位为焦耳(J)。
以下三种情况下力对物体不做功：
(1)靠惯性运动的物体没有力对它做功。例如：某同学踢足球，球离开脚后飞出10m远，足球飞出10m 远的过程中，人做功为零。
(2)物体受到力的作用，但没有移动距离，也就不可能在力的方向上通过距离，力对物体不做功。如：一辆汽车停止在路边，一个人用很大的力却没有推动它。推力对汽车不做功。
(3)物体受到力的作用，同时也运动了一段距离，但两者相互垂直，即在力的方向上没有通过距离，这个力也没有对物体做功。如手提水桶在水平面上运动一段距离，水桶虽然受到手的提力作用，但是由于手提桶的力的方向始终竖直向上，跟水平地面垂直，所以在水平面上走得再远，手的提力对水桶也没有做功。
功的计算公式：
在物理学中，把力与在力的方向上移动的距离的乘积叫做功，功=力*力的方向上移动的距离，公式为(W=Fscosα)(初中阶段，力方向与位移方向的夹角为0，即α=0°，cos0°=1，所以W=Fs)。
国际单位制中，力的单位是N，距离的单位是m，功的单位是N·m，它有一个专用名称叫做焦耳，简称焦，用符号J表示，1J=1N·m。
公式计算时常考注意点：
(1)力与物体移动的距离在方向上必须一致;
(2)力与物体移动的距离必须对应于同一物体;
(3)力与物体移动的距离必须对应于同一段时间。
功的工作原理：
使用任何机械时，人们所做的功，都不会少于(大于或等于)不用机械时所做的功，也就是使用任何机械都不省功，这个结论叫做功的原理。功的原理是一个普遍结论，对于任何机械都适用，表达式为Fl=Gh，f=G(h/l)。
考点名称：热量的计算
热量的概念：
热量是指由于温度差别而转移的能量;也是指1公克的水在1大气压下温度上升1度c所产生的能量 ; 在温度不同的物体之间，热量总是由高温物体向低温物体传递;即使在等温过程中，物体之间的温度也不断出现微小差别，通过热量传递不断达到新的平衡。由于温差的存在而导致的能量转化过程中所转化的能量;而该转化过程称为热交换或热传递;热量的公制为焦耳。
热量的计算公式：
①经某一过程温度变化为△t，它吸收(或放出)的热量。Q表示热量(J)，
Q=c·m·Δt.
Q吸=c·m·(t-t0)
Q放=c·m·(t0-t)
(t0是初温;t是末温)
其中C是与这个过程相关的比热(容).
热量的单位与功、能量的单位相同。在国际单位制中热量的单位为焦耳(简称焦，缩写为J)(为纪念科学家焦耳而立)。历史上曾定义热量单位为卡路里(简称卡，缩写为cal)，只作为能量的辅助单位，1卡=4.184焦。
注意：1千卡=1000卡=1000卡路里=4184焦耳=4.184千焦
某一区域在某一时段内吸收的热量与释放、储存的热量所维持的均衡关系。
△T=(t1-t0)
②固体燃料完全燃烧释放的热量的计算公式：Q放=mq 气体燃料完全燃烧释放的热量的计算公式：Q=Vq Q表示热量(J)，q表示热值( J/kg )，m表示固体燃料的质量(kg)，V表示气体燃料的体积(m^3)。
q=Q放/m(固体);q=Q放/v(气体)
W=Q放=qm=Q放/m W=Q放=qV=Q放/v (W：总功)(热值与压强有关)
热量的单位：
Q———某种燃料完全燃烧后放出的热量———焦耳 J
m———表示某种燃料的质量———千克 kg
q———表示某种燃料的热值———焦耳每千克 J/kg
考点名称：电功或电能的计算
电能是表示电流做多少功的物理量，电能指电以各种形式做功的能力(所以有时也叫电功 )，分为直流电能、交流电能，这两种电能均可相互转换。
电功计算基本公式及推导公式(适用于纯电阻电路)：W=UIt，W=I2Rt，W=U2t/R，W=Pt，W=Uq。
电能单位是“度”，它的学名叫做千瓦时，符号是kW·h。在物理学中，更常用的能量单位(也就是主单位，有时也叫国际单位)是焦耳，简称焦，符号是J。它们的关系是：1kW·h=3.6×106J，电能公式：W=UIt=Pt 根据欧姆定律(I=U/R)可以进一步推出：W=I2Rt=U2t/R
电功计算：
1. W=UQ电
电能也是一种能量，而这种能量的实施者就是电荷，电荷量就是这种能量在一般的时间内所有参与作功从A点到B点的实行者，每个电荷从A点到B点做的功就是电压，两者相乘就是AB的电功，就是消耗的电能
2. W=UIt
我们来看一下电功的含义，电功通俗的讲就是AB之间的一段时间A点到B点所消耗的电能(A点到B点可以是一个用电器，也可以是一部分电路)电压的实质是一个单位的电荷从A点到B点所做的功，电流提供的是在一个单位时间内AB之间的电荷量，时间也有了，那么AB之间的电荷量在一定时间内从A点到B点所做的功也就是消耗的电能就是W=UIt
3. W=Pt
W电功、P电功率、t时间
像功的计算方法一样就是功率乘以时间，在生活中可以理解为工作总量=工作效率×工作时间，同样道理电所做的功当就等于电做功的效率乘以时间。
W=I2Rt (纯电阻电路)
考点名称：电功率，额定功率
电功率的定义：
单位时间内电路中电场驱动电流所作的功。若直流电路两端的电压为U，流过该段电路的稳恒电流为I，则单位时间内电场力驱动电流所作的功为
P＝IU。
电功率的单位是“瓦（特）”(W)或“千瓦”(kW)。
电功率学习要诀：
1.电能的计量
电能单位是焦耳(J)，生活常用千瓦时(KWh)。
电能表测耗电能，用电等于计数差。
1度=1KWh=3.6×106J
600r/KWh表示
每耗一度电。转盘转600圈。
转盘转n圈，耗电n/600KWh.
2.电功率
消耗电能的快慢，电功率用P表示。
1秒之内耗电能，叫这电器电功率。
P等电能除时间P=u/t，电压电流两相乘P=UI.
功率单位是瓦特，1(W)等1伏安，1W=1VA.
已知p、t求耗能，W等于p乘t.
3.电功率计算
电灯电器有标志，额定电压(U0)额功率(P0)。
正常发光用电流，I等P0除U0.I=P0/U0.
电压改变功率变，其中电阻是不变。
遇见电器求电阻，R等U2除以P，R=U2/P.
4.焦耳定律
焦耳定律说热量，三个因素有关联。
电流平方是关键，乘上电阻和时间。
热量单位是焦耳，损耗能量常用此。
5.保险丝
铅锑合金保险丝，电阻较大熔点低。
过粗烧线不保险，过细电路常断电。
选择合适保险丝，千万别用铁铜丝。
电功率误区提醒：
1、比较串连电路中两电阻的电功率时，因电流处处相等，一般使用
计算；
2、在并联电路中，由于各支路两端电压相等，运用
计算。
【典型例题】
例析：
现有两个小灯泡，上面分别标有“6V，1. 2W”和“12V，6W”字样，如果把这两个灯泡串联起来，为了使其中一个灯泡持续正常发光，那么加在串联电路两端的电压是（ ）
A. 9.4V B. 10.8V C. 18V D. 27V
解析：
要使其中一个灯泡能持续正常发光，必须先找出每盏灯正常发光时的电流，并以其中较小的电流作为两灯串联后的电流，然后求出电路两端的总电压。因
两灯串联后的总电阻R=R1+R2=30Ω+24Ω=54Ω。所以加在串联电路两端的电压为
U=IR=0.2×54V=10.8V
答案： B
额定功率定义：
直流电路中，额定电压与额定电流的乘积就是电器的额定功率(rated output )。它在正常运行工作状况下，动力设备的输出功率或消耗能量的设备的输入功率。常以“千瓦”为单位。
额定功率的计算：
一般的用电器都在铭牌上标记了“额定电压 额定功率”，
如图物1所示的某品牌电风扇，铭牌中就标明了“220V 65W”，根据这两个已知物理量，一是利用公式P=UI变形为I=P/U，可算出该用电器的额定电流，即正常工作时的电流；二是利用推导公式P=U2/R为R=U2/P，可直接算出该用电器的电阻．三是在此基础上，利用铭牌给出的额定电压、额定功率，可直接求出实际电压下的实际功率：
依据灯丝电阻不变，可得R=U2额/P额=U2实/P实，
所以P实=U2实÷U2额×P额=(U实÷U额)2×P额
例：将标有“220V 40W”的灯泡接在200V的电路中．灯泡消耗的实际功率_______额定功率(选填“大于”、“等于”或“小于”)；如果该灯泡正常发光5h，将会消耗_____kW·h的电能。
思路导引：根据P实=(U实÷U额)2×P额可知，功率与电压的平方成正比．如果实际电压小于额定电压，实际功率必定小于额定功率；灯泡消耗的电能可利用公式W=Pt算出。
解答：小于 0．2
