Question

9．有一款太陽能熱水器，銘牌上的部分參數(shù)如表所示． 將它安裝在陽光充足的水平臺面上，并送滿水．（取g=10N/kg）

××牌熱水器
型號HM-20	集熱管數(shù)28支	額定功率50Hz
水箱容積150L	集熱管長180cm	額定電壓220V
防水等級A	采光面積2.0m2	額定功率4000W
自身質(zhì)量150kg

（1）若它的底部支架與水平臺面的接觸面積為0.2m²，求它對臺面的壓力和壓強(qiáng)．
（2）張家界地區(qū)（晴天）平均每平方米的面積上，每小時接收的太陽能約為2×10⁶J．若該熱水器接受太陽能的有效面積為1.5m²，每天日照時間按8h計算，則它一天中接收的太陽能（E）約為多少？若這些太陽能有60%被熱水器中的水吸收，則可使水溫升高多少？[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（3）請你：①從能源和可持續(xù)發(fā)展的角度，說出提倡開發(fā)利用太陽能的一點主要理由；②說出當(dāng)前在利用太陽能方面所面臨的某一主要困難（可從自然因素或技術(shù)因素等方面思考）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)密度公式的推導(dǎo)公式m=ρV計算出水的質(zhì)量；根據(jù)G=mg可以計算出總重，根據(jù)F=G計算出壓力，根據(jù)壓強(qiáng)公式p=$\frac{F}{S}$計算出壓強(qiáng)；
（2）知道平均每平方米的面積上，每小時接收的太陽能約為2×10⁶J，有效面積和時間，計算出一天接收的太陽能；再計算出水吸收的熱量，最后根據(jù)吸熱公式計算出水升高的溫度；
（3）根據(jù)自己所知道的關(guān)于太陽能的利用方面知識來回答問題．

解答 解：（1）水的質(zhì)量m=ρv=150×10^-3m³×1.0×10³kg/m³=150kg，
太陽能熱水器對水平地面的壓力F_壓=G=mg=（150kg+150kg）×10N/kg=3000N；
太陽能熱水器對水平地面的壓強(qiáng)p=$\frac{{F}_{壓}}{S}$=$\frac{3000N}{0.2{m}^{2}}$=1.5×10⁴Pa；
（2）一天接收的太陽能E=2×10⁶×1.5×8J=2.4×l0⁷J，
若這些太陽能有60%被熱水器中的水吸收，則有Q=E×60%=2.4×l0⁷J×60%=1.44×l0⁷J，
由Q=C_水m△t得，水升高的溫度：
△t=$\frac{Q}{cm}$=$\frac{1.44×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×150kg}$≈22.9℃；
（3）①提倡開發(fā)利用太陽能的理由：太陽能清潔、安全、無污染、環(huán)保、方便、經(jīng)濟(jì)、不受地域限制；取之不盡，用之不竭、節(jié)省地球資源等；
②利用太陽能方面所面臨的困難：受天氣影響；轉(zhuǎn)換效率低，提供的功率�。�
答：（1）它對臺面的壓力為3000N，對臺面的壓強(qiáng)為1.5×10⁴Pa；
（2）可使水溫升高22.9℃；
（3）①取之不盡，用之不竭、節(jié)省地球資源；②受天氣影響．

點評 本題考查了質(zhì)量、壓力和壓強(qiáng)的計算；太陽能熱水器的利用率、吸熱公式計算、燃料燃燒放熱計算及太陽能應(yīng)用的優(yōu)缺點，知識點多、綜合性強(qiáng)，要求靈活運(yùn)用公式或規(guī)律求解，屬于中檔題．