Question

8．由于太陽能的廣泛使用，目前我國的農(nóng)村也進(jìn)入了環(huán)保時代．今年暑期，小明家新安裝了帶有電加熱器的太陽能熱水器，其部分參數(shù)如下表所示，請解答下面的問題：（已知水的比熱容是4.2×10³J/（kg•℃），不考慮電阻隨溫度的變化，除不盡的保留兩位小數(shù)）

水箱容積	205L
標(biāo)稱輪廓采光面積	3.5m2
電加熱電壓	220V
電加熱功率	1500W
頻率	50Hz

（1）太陽能作為一種被大力發(fā)展的新能源，不但因?yàn)槲廴旧�，是一種清潔能源，還由于它是一種可（選填“可”或“不可”）再生能源；除了太陽能熱水器外，太陽能的另外一個典型應(yīng)用是把太陽能轉(zhuǎn)化為電能．
（2）有一天，小明早上把太陽能熱水器盛滿水，看到溫度是25℃，到傍晚時發(fā)現(xiàn)水溫升到了80℃（水的質(zhì)量沒有變化），則如果不計能量損耗，采用電加熱，需要消耗的電能是多少？該加熱器正常工作時，通過它的電流是多大？
（3）一天傍晚，小明家急需用熱水，小明的媽媽使用了電加熱器，小明關(guān)閉了家中的其他所有用電器，發(fā)現(xiàn)5min的時間內(nèi)標(biāo)有“3200imp/（kW•h）”的電能表的指示燈正好閃了324次，則這時電加熱器的功率是多少？當(dāng)時的電壓大約是多少？

Answer 1

分析 （1）由可再生能源與不可再生能源的分類要求來看，可以從自然界源源不斷地得到的能源稱之為可再生能源；一旦消耗就很難再生的能源稱之為不可再生能源；
目前對太陽能的利用主要有兩種方式：利用各種集熱器將太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，利用太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能．
（2）根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$求出水的質(zhì)量，根據(jù)Q=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；
根據(jù)P=UI求出正常工作時的電流．
（3）3200imp/（kW•h）的含義是：電路中每消耗1kW•h的電能，指示燈閃爍3200次，可求指示燈閃爍了324次，消耗的電能，又知道工作時間，可利用公式P=$\frac{W}{t}$計算電功率，利用公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計算出當(dāng)時的電壓．

解答 解：
（1）①太陽能、風(fēng)能、水能等可從自然界不斷獲得且可重復(fù)利用，屬可再生能源；煤、石油、天然氣、核能等在地球是的儲量是有限的，消耗后不可能再生，屬不可再生能源；
②利用太陽能的方式有多種，太陽能熱水器把太陽能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能；太陽能電池是把太陽能轉(zhuǎn)化為電能的裝置．
（2）水的體積V=205L=0.205m³，初溫t₀=25℃，末溫t=80℃，c_水=4.2×10³J/（kg•℃），加熱器的功率P=1500W，額定電壓U=220V；
根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$，
水的質(zhì)量m=ρV=1×10³kg/m³×0.205m³=205kg，
水吸收的太陽能Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×205kg×（80℃-25℃）=4.7355×10⁷J；
消耗的電能W=Q=4.7355×10⁷J；
根據(jù)P=UI，
電加熱器正常工作時的電流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1500W}{220V}$≈6.82A．
（3）因?yàn)殡娐分忻肯��?kW•h的電能，指示燈閃爍3200次．
所以當(dāng)指示燈閃爍324次時，消耗的電能為：
W=$\frac{324imp}{3200imp/（kW•h）}$=0.10125kw•h=3.645×10⁵J；
又因?yàn)閠=5min=300s，
所以電加熱器的功率為：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{3.645×1{0}^{5}J}{300s}$=1215W，
根據(jù)公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，P：P_額=$\frac{{U}^{2}}{R}$：$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{R}$，即U=$\sqrt{\frac{{{U}_{額}}^{2}P}{{P}_{額}}}$=$\sqrt{\frac{（220V）^{2}×1215W}{1500W}}$=198V．
故答案為：
（1）可；電；
（2）采用電加熱，需要消耗的電能是4.7355×10⁷J；該加熱器正常工作時，通過它的電流是6.82A；
（3）電加熱器的功率是1215W；當(dāng)時的電壓大約是198V．

點(diǎn)評 本題考查對太陽能的特點(diǎn)；有熱量的計算、質(zhì)量的計算、電功的計算；電能表各參數(shù)的理解以及電功率和電能的計算，此題是一道電熱綜合題．