Question

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

內

能．
（2）補水箱里20℃的水經吸熱板加熱1小時水溫為多少？
（3）若陰雨天改用電熱器（標有“220V  1000W”）加熱到同樣的溫度，需耗電多少度？用多長時間？（不計熱量損失）
（4）你認為太陽能的吸熱板應該做成

黑

色的，原因是

黑色吸熱能力最強

．

Answer 1

分析：（1）人類目前對太陽能的利用有兩種方式：加熱物體，利用光熱轉換裝置將太陽能轉化為內能；發(fā)電，利用光電轉換裝置將太陽能轉化為電能．
（2）太陽能不是全部被水吸收，只有60%被吸收，所以需要利用機械效率的公式對有用功進行計算．
根據熱量公式Q_太=cm△t，對水升高溫度進行計算，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，不計熱損失，W=Q_吸，知道加熱功率，利用t=

W

P

求加熱時間．
（4）不同顏色吸熱能力不同，黑色吸熱能力最強．

解答：解：（1）太陽能熱水器是利用太陽能加熱水，使水的內能增加，溫度升高，將太陽能轉化為水的內能．
（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

，
電熱器要工作時間：
t=

W

P

=

7kW?h

1kW

=7h．
（4）因為黑色吸熱效果最好，因此太陽能的吸熱板應該做成黑色的．
故答案為：（1）內；
（2）補水箱里20℃的水經吸熱板加熱1小時水溫為35℃；
（3）需耗7度電，用7h的時間；
（4）黑色；黑色吸熱能力最強．

點評：本題考查設計的相關知識，對學生的公式應用能力和綜合計算能力要求比較高．體現了物理來源于生活，服務于社會的新課程理念．