Question

閱讀下面的短文，回答問題．
太陽能熱水器
太陽能熱水器能利用太陽能把水從低溫加熱到高溫，以滿足人們日常生活的需要．它具有安全、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點．
如圖所示，太陽能熱水器主要由兩部分構成：一部分是由許多根玻璃吸熱管組成的集熱器，每根玻璃吸熱管由雙層玻璃管組成，雙層玻璃管之間是真空．如圖所示是玻璃吸熱管的工作原理圖，它的結構與保溫瓶的玻璃內膽相似，只是在玻璃吸熱管的內表面涂了一層黑色的吸熱材料；另一部分是保溫儲水箱，保溫儲水箱下部與玻璃吸熱管相通．
請回答以下問題：
（1）太陽能是

一次

（選填“一次”或“二次”）能源．
（2）當太陽光入射到黑色的吸熱層上時，黑色吸熱層能把太陽能更有效地轉化為

內

能，將管內的水加熱．
（3）你認為

不能

（選填“能”或“不能”）將黑色的吸熱材料涂在玻璃吸熱管的外表面上，理由是：

因為集熱管中間真空層，不利于將熱量傳遞給管內的水

．
（4）這臺太陽能熱水器的水箱容積為100L，在一般的光照條件下，每天可將滿箱15℃的水加熱到45℃，則水吸收的熱量為

1.26×10⁷

J．[水的比熱容是4.2×10³J/（kg?℃）]
（5）冬天水箱中的水溫有時不夠高，一般都預裝了電加熱器．若該電加熱器的規(guī)格為“220V 2kW”，電能的84%可轉化為被水吸收的熱量．則要把滿箱水溫度再提高10℃，需在額定電壓下加熱多長時間？

Answer 1

分析：（1）一次能源是指直接從自然界獲取的能源，如太陽能，水能、風能、潮汐能等；二次能源是指通過一次能源轉化而來的能源，如電能；
（2）根據(jù)能量的轉化和轉移進行解答；
（3）玻璃吸熱管的內表面涂了一層黑色的吸熱材料，吸收太陽輻射熱，傳遞給水，水吸熱溫度升高；若將黑色的吸熱材料涂在玻璃吸熱管的外表面，因為玻璃是熱的不良導體，集熱管中又有真空層，不利于將熱量傳遞給管內的水；
（4）知道水的體積根據(jù)密度公式求出水的質量，又知道水的比熱容、水的初溫和末溫，利用吸熱公式Q_吸=cm△t求水吸收的熱量；
（5）根據(jù)Q_吸=cm△t求出水吸收的熱量，利用效率公式求出電加熱器放出的熱量，再根據(jù)Q=W=Pt求出額定電壓下加熱的時間．

解答：解：
（1）太陽能屬于直接從自然界獲得的能源，是一次能源；
（2）黑色吸熱層能把太陽能更有效地轉化為內能，將管內的水加熱；
（3）不能將黑色的吸熱材料涂在玻璃吸熱管的外表面，因為玻璃是熱的不良導體，集熱管中又有真空層，不利于將熱量傳遞給管內的水；
（4）太陽能熱水器的水箱裝滿水時，水的質量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×100×10^-3m³=100kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×100kg×（45℃-15℃）=1.26×10⁷J；
（5）水提高10℃吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×100kg×10℃=4.2×10⁶J
電加熱器放出的熱量：
Q_放=

Q吸

η

=

4.2×106J

84%

=5×10⁶J，
電加熱器額定電壓下加熱多長時間：
t=

Q放

P

=

5×106J

2×103W

=2.5×10³s．    
故答案為：
（1）一次；
（2）內；  
（3）不能；因為集熱管中間真空層，不利于將熱量傳遞給管內的水；
（4）1.26×10⁷J；
（5）需在額定電壓下加熱2.5×10³s．

點評：本題是一道電學和熱學的綜合計算題，屬于中考壓軸題，對學生的公式應用能力和綜合計算能力要求比較高．體現(xiàn)了物理來源于生活，服務于社會的新課程理念．