题目

小华同学家安装了一台太阳能热水器，晴天可利用太阳能集热，阴雨天可用电辅助加热，铭牌如下： （1）若平均每平方米面积上每小时接收的太阳能约为2.8×108J。该热水器接受太阳能的有效面积为1.5m2，每天日照时间8h，则它1天中接收的太阳能E约为多少？若太阳能装满水，这些太阳能有60%被热水器吸收，则可使水温升高多少？[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃） 取g=10N/kg ] （2）若该热水器1天中接收的太阳能由电加热提供，则热水器正常工作的电流是多少？热水器需正常工作时间是多长？ （3）一天，小华在晚饭后用电烧水，发现将贮满水的热水器中的水从20℃升高到60℃，晚上比白天烧水用的时间长，原因是：_________________________________，他仔细查看了太阳能热水器的说明书，发现其发热体就是一根电热丝。他想将它改造一上，使其加热时间缩短，请你给他提出一种改造的方案：____________________________________。 （4）请从能源和可持续发展的角度，说出提倡开发利用太阳能的主要理由；说出当前利用太阳能方面所面临的主要问题。

题型：计算题难度：偏难来源：河南省模拟题

所属题型：计算题 试题难度系数：偏难

答案

解： （1）它1天中接收的太阳能E约为：E=2.8×106J×1.5×8=3.36×107J 热水器装满水的质量为：m=ρv=1.0×103 kg / m3×100 L=100 kg 由公式Q=cm（t2-t1）可求水温升高为：（t2-t1）=Q/ cm= E×60% / cm=3.36×107J×60% /［4.2×103J/（kg·℃）×100 kg］=48℃ （2）热水器正常工作的电流可由P=UI得：I=P/U=2000W/220V≈9.1A，热水器需正常工作时间可由E=W=Pt求出：t=W/P=E/P=3.36×107J/2000W=1.68×104s≈9.1h （3）晚饭后为用点高峰电压低，在相同时间内产生的热量少；再并联一根电阻丝 （4）使用太阳能不仅清洁无污染，而且还节约能源。当前利用太阳能方面所面临的主要问题有：转化率低，且易受到天气的影响。

考点梳理

初中三年级物理试题“小华同学家安装了一台太阳能热水器，晴天可利用太阳能集热，阴雨”旨在考查同学们对 热量的计算公式的应用、 电功或电能的计算、 焦耳定律的变形公式的应用、 太阳能、 ……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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根据试题考点，只列出了部分最相关的知识点，更多知识点请访问初三物理。

• 热量的计算公式的应用
• 电功或电能的计算
• 焦耳定律的变形公式的应用
• 太阳能

考点名称：热量的计算公式的应用

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、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)

2、热量公式的变形式：

利用热量的计算公式，不仅可以计算物体吸收(或放出)热量的多少，还可以计算物质的比热容、质量、温度变化等。计算式为：

热量计算公式的应用

【2011中考真题】人类的祖先钻木取火，为人类文明揭开了新的一页，钻木取火的一种方法如图所示，将削尖的木棒伸到木板的洞里，用力压住木棒来回拉动钻弓，木棒在木板的洞里转动时，板与棒互相摩擦，机械能转化为内能.而热集中在洞内，不易散发，提高了木棒尖端的温度，当达到约260℃时木棒便开始燃烧，因木头是热的不良导体，故受热厚度很薄，木棒受热部分的质量只有0.25 g.已知：来回拉一次钻弓需1.0 s，弓长为s=0.25 m，人拉弓的力为16 N，木头比热c=2×103 J/(kg·℃)，室温为20℃.

问：(1)人来回拉一次钻弓克服摩擦力所做的功为多少?

(2)人克服摩擦力做功使机械能转化为内能，若其中有25%被木棒尖端吸收，则1 s内可使木棒尖端温度提高多少℃?

(3)请你估算用多长时间才能使木棒燃烧起来?

【示范解析】

(1)人来回拉一次钻弓克服摩擦力所做的功W=2FS=2×16 N×0.25 m=8 J;

(2)木棒尖端吸收的热量Q=ηW=25%×8 J=2 J，木棒尖端升高的温度△t=Q/cm=2 J/[2×103 J/(kg.℃)×0.25×10-3 kg]=4℃;

(3)使木棒燃烧起来的时间t=(260℃-20℃)÷4℃/s=60s.

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=U²