Question

太陽能是人類最基本的能源．當(dāng)太陽光照射時(shí)，1㎡的面積上在1小時(shí)內(nèi)得到太陽輻射能平均為3.6×10⁶J．太陽能熱水器就是直接利用太陽能的裝置．目前已經(jīng)日漸出現(xiàn)在我們生活中．最近劉丹家買了一臺(tái)熱水器，銘牌見表：

容積	100L
集熱管采光面積	1.5m2
自重	40kg
效率	50%
使用年限	15年

（1）如果劉丹家每天需要50kg熱水，按每天接收太陽能以10小時(shí)計(jì)算，則可以將質(zhì)量50kg，初溫為20°C的水加熱到多少°C？
（2）若在陰雨天改用效率為70%的電熱水器，劉丹家每天要消耗多少電能？
（3）若我市某邊區(qū)的“希望小學(xué)”每間教室僅有兩個(gè)“220V  100W”電燈，那么劉丹家每天節(jié)約的電能可供這兩個(gè)電燈正常發(fā)光多久？
（4）請(qǐng)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）先求出熱水器吸收的太陽能，然后根據(jù)吸熱公式的變形公式求出水的末溫．
（2）已知熱水器吸收的熱量，根據(jù)電熱水器的效率算出消耗的電能．
（3）根據(jù)劉丹甲消耗的電能及燈泡的功率，由公式t=

W

P

可以求出燈泡的發(fā)光時(shí)間．
（4）太陽能節(jié)能、環(huán)保，取之不盡用之不竭，但現(xiàn)在太陽能的效率比較低．

解答：解：（1）10小時(shí)太陽能熱水器中的水吸收的熱量：
Q=3.6×10⁶J/（m²?h）×1.5m²×10h×50%=2.7×10⁷J，
這些熱量被50kg水吸收后，溫度的變化
△t=

Q

cm

=

2.7×107J

4.2×103J/(kg?℃)×50kg

≈128.57℃，
水能升高到t=t₀+△t=20℃+128.57℃=148.57℃
答：水能加熱到148.57℃．
（2）劉丹家每天要消耗的電能W=

Q

η

=

2.7×107J

70%

≈3.86×10⁷J，
答：劉丹家每天要消耗的電能是3.86×10⁷J．
（3）劉丹家每天節(jié)約的電能可供這兩個(gè)電燈正常發(fā)光的時(shí)間
t=

W

P

=

3.86×107J

2×100W

=1.93×10⁷s≈5361h，
答：劉丹家每天節(jié)約的電能可供這兩個(gè)電燈正常發(fā)光的時(shí)間是5361h．
（4）①利用太陽能的優(yōu)點(diǎn)：利用太陽能可節(jié)約化石類能源，減少環(huán)境污染；②缺點(diǎn)：受天氣、環(huán)境影響；轉(zhuǎn)換效率低，提供的功率�。�
故答案為：①利用太陽能可節(jié)約化石類能源，減少環(huán)境污染；②受天氣、環(huán)境影響；轉(zhuǎn)換效率低，提供的功率小

點(diǎn)評(píng)：這是一道綜合性很強(qiáng)的題目，要求知識(shí)的系統(tǒng)性要很強(qiáng)才能完成題目的解答．對(duì)于大型計(jì)算題要注意兩點(diǎn)：（1）公式及變形公式的正確運(yùn)用；（2）掌握知識(shí)與知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系．