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太阳能热水器被广泛应用于现代生活。下表提供的是一装满水的太阳能热水器在太阳照射下...

太阳能热水器被广泛应用于现代生活。下表提供的是一装满水的太阳能热水器在太阳照射下的相关信息。求:

太阳照射时间/h

太阳能转换为水的内能的效率

热水器最大水容量/L

10

50%

100

水升高的温度/℃

水的比热容/[J·kg·℃1]

水的密度/kg·m3

60

4.2×103

1.0×103

 

(1)热水器中水的质量。

(2)热水器中的水增加的内能。

(3)此次热水器接收的太阳能约为多少?如果这些能量由燃烧天然气来提供,则需多少天然气?(天然气的热值为4.2×107J/m3

 

(1)100kg;(2)2.52×107J;(3)1.2m3 【解析】 (1)V=100L=0.1m3,由ρ=得,热水器中水的质量:m=ρV=1.0×103kg/m3×0.1m3=100kg (2)热水器中的水增加的内能:Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×60℃=2.52×107J (3)太阳能的转化效率η=×100%可得,此次热水器接收的太阳能:Q接收===5.04×107J 则需要的天然气体积 V===1.2m3  
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考点分析:
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如图所示是某太阳能热水器,水容量为100L,该热水器在冬季有效日照时段里,平均每平方米的面积上每小时接收的太阳能约为2.8×106J,若该热水器接收太阳能的有效面积为1.5m2,每天日照时间按8h计算,若这些太阳能能使装满水的热水器中的水温从20℃升高到60℃[水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),水的密度为1.0×103kg/m3],求:

(1)热水器中水的质量;

(2)一天内热水器中的水吸收的热量;

(3)热水器在冬季的效率.

 

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海水温差发电是利用海水表层和深层之间的温度差来发电的,据估算,我国南海地区的海水温差发电潜力(输出功率)可达14亿千瓦。下表是某型号发电机的部分技术参数。回答下列问题:

额定发电功率

40 kW

额定发电电压

400 V

线圈电阻

0.1 Ω

净重

100 kg

底部面积

0.05 m2

 

 

(1)发电机正常工作时,输出电流是多少?线圈电阻消耗的功率是多少?

(2)如果发电机的线圈用超导材料制作,则该发电系统的效率将提高多少?

(3)若把南海温差发电潜力全部开发出来,每天发电量为多少?若利用燃煤发电,发电机的效率为50%,则发出这么多电能需要燃煤多少千克?(煤完全燃烧,煤的热值为3×107 J/kg

(4)请写出开发和推广海水温差发电的优点(写出一条即可)。

 

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为欢迎“有朋自远方来”,张家界建成天门山穿山自动扶梯,整个电梯全在悬崖峭壁的山体隧道内运行。梯级运行总长度为1 000 米,提升高度400米,拥有客流吞吐量72 000 /天的输送能力,下表是一台自动扶梯的一些参数。

额定电压U/V

380

电功率P/kW

4(空载)—20(满载)

运行速度v/m/s

0.5

电动机的内阻R/Ω

2

 

(1)扶梯自始至终匀速运行,扶梯从底端运行到顶端时间是多少?

(2)一个质量为50 kg的游客站在扶梯上,双脚与扶梯的接触面积为400 cm2,他对扶梯的压强多大?

(3)自动扶梯在额定电压下以19 kW的电功率连续运行40分钟,将一批游客送上山顶,该自动扶梯消耗多少焦的电能?电动机产生多少热量?电动机的效率是多少?

 

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水资源的缺乏越来越成为社会关注的热点,很多企业都通过污水处理来节约生产用水。我市某企业在生产系统中每使用100吨水,就有96.2吨来源于处理后的循环水,补充的新水仅3.8吨。问:

(1)每使用100吨水,所补充新水的体积为多少?

(2)使用抽水机将这些补充的新水抽到比原处高10米的蓄水池中需用50秒,则抽水机对这些水所做功是多少?(g10N/kg

(3)抽水机工作时两端的电压为380伏,通过的电流25安,则该抽水机的效率是多少?

 

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如图所示,两轮自动平衡电动车做为一种新兴的交通工具备受中学生的喜爱,下表是某型号两轮自动平衡电动车的主要参数,请通过计算解答下列问题:

整车质量

20kg

锂电池电压

50V

锂电池容量

10A•h

 

(1)图中小夏质量为40kg,轮胎与地面的总接触面积为0.01m2,小夏骑行过程中地面受到的压强为多少?

(2)锂电池充满电后能储存多少焦耳的电能?

(3)锂电池充满电后,小夏多次骑着两轮自动平衡电动车在平直路面上匀速行驶进行测试,最多行驶27km电能恰好耗尽,假设受到的平均阻力是总重力的0.1倍,求此过程中两轮自动平衡电动车的工作效率是多少?

(4)在小夏骑行两轮自动平衡电动车的过程中,为确保安全,请你对他提出一条合理的建议.

 

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