Question

有一種電能輔助式太陽能熱水器，將它安裝在陽光充足的水平臺(tái)面上，并注滿水．晴天時(shí)它接收太陽能的真空鍍膜管的總有效面積約為1.5m²，陰雨天時(shí)用電加熱．銘牌上的部分參數(shù)如表所示．

型　　　 號(hào)	JLD-88
水 容 量/L	100
電熱管功率	2000W
自身質(zhì)量/kg	40

（1）熱水器水箱中注滿水時(shí)，水的質(zhì)量為多少？
（2）杭州地區(qū)（晴天）平均每平方米的面積上，每小時(shí)接收的太陽能約為2.8×10⁶J． 若每天日照時(shí)間按10h計(jì)算，則它一天中接收的太陽能（E）約為多少？若這些太陽能有50%被熱水器中的水吸收，則可使水溫升高多少？
（3）陰雨天時(shí)需用電加熱，如果所消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，熱水器在額定電壓下工作時(shí)，將上述同樣質(zhì)量、初溫的水升高同樣的溫度需多長時(shí)間？
（4）從能源和可持續(xù)發(fā)展的角度，說出提倡開發(fā)利用太陽能的主要理由是______（要求寫出兩點(diǎn)）．[ρ_水=1.0×10³kg/m³，c_水=4.2×10³J/（kg?℃）]．

Answer 1

解：（1）∵ρ=，
∴水的質(zhì)量m=ρV=1×10³kg/m³×0.1m³═100kg；
（2）一天獲得的太陽能E=2.8×10⁶J/（h?m²）×10h×1.5m²=4.2×10⁷J，
水吸收的熱量Q=ηE=4.2×10⁷J×50%=2.1×10⁷J，
∵Q=cm△t，
∴水升高的溫度△t===50℃；
（3）電流所做的功W=Q=2.1×10⁷J，
∵P=，
∴加熱時(shí)間t===1.05×10⁴s；
（4）太陽能是可再生能源、太陽能是清潔能源，不會(huì)造成環(huán)境污染，使用太陽能可節(jié)約傳統(tǒng)能源．
答：（1）水的質(zhì)量為100kg．
（2）一天中接收的太陽能約為4.2×10⁷J；若這些太陽能有50%被熱水器中的水吸收，則可使水溫升高50℃．
（3）將上述同樣質(zhì)量、初溫的水升高同樣的溫度需1.05×10⁴s．
（4）節(jié)能、環(huán)保，無污染．
分析：（1）已知容積與水的密度，由密度公式的變形公式可以求出水的質(zhì)量．
（2）已知面積與單位面積上獲得的太陽能、光照時(shí)間，可以求出一天接受的太陽能，由熱量公式的變形公式可以求出水升高的溫度．
（3）已知電流做的功與電熱管的功率，由電功率的變形公式可以求出加熱時(shí)間．
（4）太陽能環(huán)保、節(jié)能、無污染．
點(diǎn)評：本題考查了求水的質(zhì)量、接受的太陽能、水的溫度變化、電加熱的時(shí)間、利用太陽能的優(yōu)點(diǎn)等，本題難度不大，從題中獲取所需信息、應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)即可正確解題．