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计算题
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。

本题信息：2010年河南省模拟题物理计算题难度极难来源:牛青丹
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本试题 “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...” 主要考查您对
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
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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

公式法计算物体吸收或放出热量的多少：
1．热量计算公式(在没有发生状态变化的情况下)
(1)当物体的温度升高时，吸收的热量是：Q_吸 =cm(t-t₀)：
(2)当物体的温度降低时，放出的热量是：Q_放 =cm(t₀—t)。公式中c表示物质的比热容，m表示物体的质量， t₀表示物体的初温，t表示物体的末温，(t一t₀)表示物体吸热时升高的温度，(t₀一t’)表示物体放热时降低的温度。
(3)若温度的变化量用△t表示，那么吸、放热公式可统一表示为：Q=cm△t。

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

。

巧法解图像类问题：
在物理学习过程中，我们常常会遇到图像题，此类题目的难度并不大，但是很多同学出错。有的看不懂图像，有的没有看清楚坐标轴，甚至有的会感到无从下手。其实此类问题用“公式法”会很容易解决，而且不易出错，具体方法是：根据公式，把题目图像的要求进行变形，最后根据图像得出答案。

例：用同样的酒精灯对质量相同的甲、乙两种液体加热，实验得出两种液体的温度随加热时间的变化关系如图所示，用T_甲、T_乙分别表示甲、乙两种液体的沸点，c_甲，c_乙分别表示甲、乙两种液体的比热容，根据图像可得出正确的关系是（）

A.T_甲>T_乙；c_甲>c_乙B.T_甲>T_乙；c_甲<c_乙
C.T_甲<T_乙；c_甲>c_乙D.T_甲<T_乙；c_甲<c_乙

解析：观察图线，乙图线与时间轴平行的“平台”对应的温度较高，不难看出T_甲<T_乙。虚线部分表示时间相同则两种液体吸收的热量相同。又因为两种液体的质量相同，因此我们把公式进行变形c =，而可从图像看出甲的温度变化大，故c_甲<c_乙

答案：D

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）

纯电阻电路：
纯电阻电路就是除电源外，只有电阻元件的电路，或有电感和电容元件，但它们对电路的影响可忽略。电压与电流同频且同相位。电阻将从电源获得的能量全部转变成内能，这种电路就叫做纯电阻电路。　基本上，只要电能除了转化为热能以外没有其他能的转化，此电路为纯电阻电路。

事例：例如：电灯，电烙铁，熨斗，电炉等等，他们只是发热。它们都是纯电阻电路。但是，发动机，电风扇等，除了发热以外，还对外做功，所以这些是非纯电阻电路。白炽灯把90%以上的电能都转化为热能，只有很少转化为光能。所以，在中学电学计算中，白炽灯也近似看做纯电阻。而节能灯则大部分能量转换成了光能所以节能灯属于非纯电阻电路。这也是为什么白炽灯远比节能灯耗电的原因（节能灯几乎将电能全部转化为了光能）

焦耳定律的推导公式：

，Q=UIt，适用范围，纯电阻电路。

电热器的“双挡”问题：
1．“双挡”中的电阻：电热器通常设计有“高温挡” 和“低温挡”。根据可知，当U一定时，电阻越大，电功率越小；电阻越小，电功率越大。所以高温挡总电阻最小，低温挡总电阻最大。
2．“双挡”的控制开关
(1)短路式
      两个电阻串联，把开关与其中一个电阻并联，如下图所示。

      当闭合开关时，有一个电阻短路，只有一个电阻工作，此时为高温挡；当断开开关时，两电阻串联，电阻大一些，电热器的功率小一些，此时为低温挡。
(2)单刀双掷式
    主要工作电阻放在干路上，一条支路用导线，一条支路连接在附加电阻上，如下图所示。

    当开关掷向附加电阻的支路时，两电阻串联，为低温挡；当开关掷向导线支路时，只有主要工作电阻工作，此时为高温挡。

定义：
太阳能，一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电。自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。但在化石燃料减少下，才有意把太阳能进一步发展。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能、化学能、水的势能等等。

太阳能的利用及其优、缺点：

利用太阳能的三种方式	太阳能转化为内能	太阳能热水器
	太阳能转化为电能	太阳能电池
	太阳能转化为化学能	植物进行光合作用
太阳能的优点	完全清洁、无污染，并且取之不尽，用之不竭
太阳能的缺点	太阳能太分散，收集和转换系统过于庞大，因而造价高；随气候、季节变化，不稳定，转换效率低

在利用太阳能的三种方式中，有的间接利用太阳能，有的直接利用。
间接利用太阳能：化石能源(光能→化学能)、生物质能(光能→化学能)
直接利用太阳能：集热器(有平板型集热器、聚光式集热器)(光能→内能)，太阳能电池(光能→电能)一般应用在人造卫星、宁宙飞船、打火机、手表等方面。

能源之母——太阳能
太阳主要由最轻的元素——氢构成，其表面的温度高达6000℃，中心的温度高达1500万～2000万摄氏度。数十亿年来，太阳一直不知疲倦地向太空辐射着巨量的光和热。在它内部不停地进行着核聚变反应氧不断地发生核聚变反应，生成氦，同时释放出巨大核能，发出光和热。令人称奇的是，太阳不断地向四面八方的宇宙空间辐射能量，到达地球上的光和热不过是辐射出总能量的22亿分之一，即便如此，地球每秒钟也能接收到173万亿下瓦的能量。这个数字相当于目前全世界能源总消费量的几万倍。现在，太阳光已经照耀我们的地球50亿年了，地球在这50亿年中积累的太阳能是我们所用大部分能量的源泉。地球上的能量除地热能、潮汐能和核能外，绝大多数都是直接或间接地来源于太阳，因此太阳能也被誉为人类的能源之母。

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