Question

1．有一款太陽(yáng)能熱水器，銘牌上的部分參數(shù)如右表所示．將它安裝在陽(yáng)光充足的水平臺(tái)面上，并注滿水．

型       號(hào)	JL-88
水 容 量/L	80
自身質(zhì)量/kg	40

（1）若它的底部支架與水平臺(tái)面的接觸面積為0.3m²，求它對(duì)臺(tái)面的壓強(qiáng)．（取g=10N/kg）
（2）杭州地區(qū)（晴天）平均每平方米的面積上，每小時(shí)接收的太陽(yáng)能約為2.8×10⁶J． 若該熱水器接受太陽(yáng)能的有效面積為1.5m²，每天日照時(shí)間按8h計(jì)算，則它一天中接收的太陽(yáng)能（E）約為多少？若這些太陽(yáng)能有60%被熱水器中的水吸收，則可使水溫升高多少？[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（3）從能源和可持續(xù)發(fā)展的角度，說(shuō)出提倡開發(fā)利用太陽(yáng)能的主要理由是太陽(yáng)能清潔無(wú)污染，可節(jié)約其他不可再生能源（要求寫出兩點(diǎn)）．

Answer 1

分析 （1）已知熱水器注滿水時(shí)水的體積，根據(jù)m=ρV求出水的質(zhì)量；熱水器對(duì)水平臺(tái)面的壓力等于水和熱水器本身的總重力，根據(jù)重力公式可求出壓力；又知道支架與水平臺(tái)面的接觸面積，根據(jù)公式p=$\frac{F}{S}$求出它對(duì)臺(tái)面的壓強(qiáng)；
（2）已知該太陽(yáng)能熱水器每平方米每小時(shí)接收的太陽(yáng)能，再乘以有效面積和時(shí)間，即可得出1天中接收的太陽(yáng)能E；再利用吸熱公式變形，即可求出水升高的溫度；
（3）根據(jù)對(duì)太陽(yáng)能的了解，結(jié)合實(shí)際可提出開發(fā)利用太陽(yáng)能的優(yōu)點(diǎn)．

解答 解：（1）由表格數(shù)據(jù)可知，熱水器注滿水時(shí)水的體積V=80L，
根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的質(zhì)量：
m_水=ρV=1×10³kg/m³×80×10^-3m³=80kg，
熱水器放在水平臺(tái)面上，對(duì)臺(tái)面的壓力：
F=G_總=m_總g=（80kg+40kg）×10N/kg=1200N；
它對(duì)臺(tái)面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1200N}{0.3{m}^{2}}$=4000Pa；
（2）根據(jù)題意可知，它一天中接收的太陽(yáng)能：
E=2.8×10⁶J/（m²•h）×1.5m²×8h=3.36×10⁷J；
這些太陽(yáng)能有60%被熱水器中的水吸收，則水吸收的熱量：
Q_吸=Eη=3.36×10⁷J×60%=2.016×10⁷J；
根據(jù)Q_吸=cm△t可得，水升高的溫度：
△t=$\frac{{Q}_{吸}}{{c}_{水}{m}_{水}}$=$\frac{2.016×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×80kg}$=60℃；
（3）使用太陽(yáng)能不僅清潔無(wú)污染，而且還節(jié)約其他不可再生能源．
答：（1）若它的底部支架與水平臺(tái)面的接觸面積為0.3m²，則它對(duì)臺(tái)面的壓強(qiáng)為4000Pa；
（2）它一天中接收的太陽(yáng)能（E）約為3.36×10⁷J；若這些太陽(yáng)能有60%被熱水器中的水吸收，則可使水溫升高60℃；
（3）提倡開發(fā)利用太陽(yáng)能的理由：太陽(yáng)能清潔無(wú)污染，可節(jié)約其他不可再生能源．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了質(zhì)量、壓力和壓強(qiáng)、太陽(yáng)能熱水器利用率、吸熱公式的計(jì)算，還考查了利用太陽(yáng)能的優(yōu)點(diǎn)；涉及的知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，要求靈活運(yùn)用公式或規(guī)律求解．