Question

（2013?鄭州二模）如圖是太陽(yáng)能熱水器的裝置圖．它主要是由太陽(yáng)能吸熱板和補(bǔ)水箱等組成，它利用水的對(duì)流與循環(huán)把水加熱．補(bǔ)水箱內(nèi)裝40kg水．如果每分鐘吸熱板吸收太陽(yáng)輻射的能量為8.4×10⁴J．其中50%被水吸收[C_水=4.2×10³J/（kg?℃）]．求：
（1）太陽(yáng)能熱水器工作時(shí)把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為水的

內(nèi)

能．
（2）補(bǔ)水箱里20℃的水經(jīng)吸熱板加熱1小時(shí)水溫為多少？
（3）若陰雨天改用電熱器（標(biāo)有“220V  1000W”）加熱到同樣的溫度，需耗電多少度？用多長(zhǎng)時(shí)間？（不計(jì)熱量損失）
（4）你認(rèn)為太陽(yáng)能的吸熱板應(yīng)該做成

黑

色的，原因是

黑色吸熱能力最強(qiáng)

．

Answer 1

分析：（1）人類目前對(duì)太陽(yáng)能的利用有兩種方式：加熱物體，利用光熱轉(zhuǎn)換裝置將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；發(fā)電，利用光電轉(zhuǎn)換裝置將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能．
（2）太陽(yáng)能不是全部被水吸收，只有60%被吸收，所以需要利用機(jī)械效率的公式對(duì)有用功進(jìn)行計(jì)算．
根據(jù)熱量公式Q_太=cm△t，對(duì)水升高溫度進(jìn)行計(jì)算，注意求出水的末溫．
（3）用電熱器加熱，要使這些水升高同樣的溫度，不計(jì)熱損失，W=Q_吸，知道加熱功率，利用t=

W

P

求加熱時(shí)間．
（4）不同顏色吸熱能力不同，黑色吸熱能力最強(qiáng)．

解答：解：（1）太陽(yáng)能熱水器是利用太陽(yáng)能加熱水，使水的內(nèi)能增加，溫度升高，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能．
（2）Q_太=8.4×10⁴J×60min=5.04×10⁶J
Q_吸=50%×Q_太=0.5×5.04×10⁶J=2.52×10⁶J
由Q_吸=cm（t-t₀），得：
t=

Q吸

cm

+t₀=

2.52×106J

4.2×103J/(kg?℃)×40kg

+20℃=35℃；
（2）由題知，W=Q_吸=2.52×10⁶J=7kW?h=7度；
∵P=

W

t

，
電熱器要工作時(shí)間：
t=

W

P

=

7kW?h

1kW

=7h．
（4）因?yàn)楹谏�吸熱效果最好，因此太�?yáng)能的吸熱板應(yīng)該做成黑色的．
故答案為：（1）內(nèi)；
（2）補(bǔ)水箱里20℃的水經(jīng)吸熱板加熱1小時(shí)水溫為35℃；
（3）需耗7度電，用7h的時(shí)間；
（4）黑色；黑色吸熱能力最強(qiáng)．

點(diǎn)評(píng)：本題考查設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，對(duì)學(xué)生的公式應(yīng)用能力和綜合計(jì)算能力要求比較高．體現(xiàn)了物理來(lái)源于生活，服務(wù)于社會(huì)的新課程理念．