Question

【題目】我國太陽能熱水器已走進(jìn)了千家萬戶．泰安市正常情況下每平方米的面積lh得到的太陽輻射能量平均為3×106J．每天接收太陽能的時(shí)間以8h計(jì)算熱水器能把接收到的太陽能的50%轉(zhuǎn)化成水的內(nèi)能．

（1）若王銳家的太陽能熱水器的采光面積是2.1m2，則正常情況下，該熱水器一天能把150kg、初溫為20℃的水加熱到多少℃？

（2）為了進(jìn)一步利用太陽能，人們正在研發(fā)太用能電動(dòng)車．如圖甲是人們研制的太陽能電動(dòng)三輪車，車子頂部的太陽能電池板將光能轉(zhuǎn)化為電能儲存在太陽能電池中，電池再給三輪車的電動(dòng)機(jī)供電．王銳同學(xué)設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的簡化電路圖如圖乙所示，若太陽能電池的電壓保持不變，調(diào)速電阻的最大阻值為100Ω．閉合開關(guān)S，當(dāng)調(diào)速電阻的滑片P滑到最左端時(shí)車速最大，此時(shí)電流表示數(shù)5A，電動(dòng)機(jī)電功率最大為1.2kW；當(dāng)調(diào)速電阻的滑片P滑到最右端時(shí)車速最小，此時(shí)電流表示數(shù)為1A，求這時(shí)電動(dòng)機(jī)的電功率是多少？

Answer 1

【答案】（1）該熱水器一天能把150kg、初溫為20℃的水加熱到40℃；

（2）當(dāng)調(diào)速電阻的滑片P滑到最右端時(shí)車速最小，這時(shí)電動(dòng)機(jī)的電功率是140W．

【解析】試題分析：（1）由題干提供條件可以求8h水吸收的熱量，再利用吸熱公式求出水溫度的變化值，從而求出水加熱后的末溫；

（2）當(dāng)滑片P滑到最左端時(shí)，電路為電動(dòng)機(jī)的簡單電路，根據(jù)P=UI求出電源的電壓；當(dāng)滑片P滑到最右端時(shí)，電動(dòng)機(jī)與滑動(dòng)變阻器的最大阻值串聯(lián)，根據(jù)歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出電動(dòng)機(jī)兩端的電壓，根據(jù)P=UI求出此時(shí)電動(dòng)機(jī)的電功率．

解：（1）太陽能熱水器中的水一天吸收的熱量：

Q=3×106J/（m2h）×2.1m2×8h×50%=2.52×107J，

由Q=cm△t水溫度的變化量：

△t===40℃，

水加熱的末溫：t=t0+△t=20℃+40℃=60℃；

（2）由題意可知：當(dāng)滑片P滑到最左端時(shí)，

電動(dòng)機(jī)兩端的電壓等于太陽能電池的電壓，即：U總===240V，

當(dāng)滑片P滑到最右端時(shí)，

滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U1=IR=1A×100Ω=100V，

此時(shí)，電動(dòng)機(jī)兩端的電壓U=U總﹣U1=240V﹣100V=140V，

電動(dòng)機(jī)的功率：P電機(jī)=UI=140V×1A=140W．

答：（1）該熱水器一天能把150kg、初溫為20℃的水加熱到40℃；

（2）當(dāng)調(diào)速電阻的滑片P滑到最右端時(shí)車速最小，這時(shí)電動(dòng)機(jī)的電功率是140W．