在新农村建设中很多楼房顶上装有如图1所示的太阳能热水器,图2是内部水箱的结构示意图.Sl是自动温控开关,当水温低于20℃
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解题思路:(1)知道水的质量、水温度的升高值、水的比热容,利用吸热公式Q=cm△t求水吸收的热量;

(2)知道A、B的体积,利用密度公式ρ=[m/v]求A、B的质量,再利用重力公式G=mg计算A、B总重力;当拉力F为10N时,S2断开,停止注水,求出了A、B总重力G,此时AB物体受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和拉力的作用,根据F=G-F求AB两物体受到的浮力,根据阿基米德原理可以求出B物体受到的浮力,再求出A物体受到的浮力;

(3)已知水吸收的热量,根据公式Q=W=

U

2

R

t求出所需的时间.

(1)水的质量m=ρV=1.0×103kg/m3×100×10-3m3=100kg;

水吸收的热量:

Q=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×100kg×(80℃-20℃)=2.52×107J;

(2)G=mg=ρVg=ρ(VA+VB)g=1.8×103kg/m3×(5×10-4m3+5×10-4m3)×10N/kg=18N,

正常情况下,当水位最高时,绳子受到的拉力最小,此时

F总浮=G-F=18N-10N=8N

FB浮gVB=1.0×103kg/m3×5×10-4m3×10N/kg=5N

FA浮=F总浮-FB浮=8N-5N=3N;

(3)将水箱内100L初温为20℃的水加热至80℃需要放出热量Q=Q=2.52×107J;

根据公式Q=W=

U2

Rt可知,需要的时间为t=

Q放R

U2=

2.52×107J×48.4Ω

(220V)2=2.52×104s=7h.

答:(1)水吸收的热量为2.52×107J;

(2)正常情况下水箱中的水面最高时,A受到的浮力为3N;

(3)冬天阴雪天气下辅助加热工作,将水箱内100L初温为20℃的水加热至80℃需7h.

点评:

本题考点: 太阳能热水器中的热量计算;浮力大小的计算;太阳能的其他相关计算.

考点点评: 本题考查了学生对密度公式、重力公式、阿基米德原理、力的平衡的了解与掌握,用所学知识分析解决实际问题,有意义!

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