Question

（2009?啟東市模擬）在開(kāi)展“素質(zhì)教育實(shí)踐行”的活動(dòng)中，小明同學(xué)測(cè)得武漢地區(qū)每年9、10月份向陽(yáng)處每平方米面積在1小時(shí)內(nèi)得到的太陽(yáng)輻射平均為3.0×10⁶J．如圖為太陽(yáng)能熱水器的示意圖，其中A是集熱器，B是水箱，C是電加熱器．在9、10月份期間，請(qǐng)根據(jù)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中的參數(shù)和題給條件回答下列問(wèn)題．（g=10N/kg，水的比熱容c=4.2×10³J/（kg?℃），水的密度ρ=1.0×10³kg/m³．）
SQB型太陽(yáng)能熱水器性能參數(shù)表

型號(hào)	外形 尺寸	光照 面積	水箱 容積	每天輸出 熱水（L）		水溫（℃）		電加熱器
	㎜	㎡	L	夏天	冬天	夏天	冬天	電壓 （V）	電功率 （W）
SQB-16/1.2/3	1190 × 1250 × 1190	1.4	100	100 ～ 176	50 ～ 100	50 ～ 90	40 ～ 55	220	1500

（1）集熱器A（其上裝有16根真空鍍膜管）的總有效光照面積為1.4m²，如果以接收太陽(yáng)能10小時(shí)/日計(jì)算，每天共吸收多少太陽(yáng)能？
（2）該太陽(yáng)能熱水器能將接收到的太陽(yáng)能的50%轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，若滿(mǎn)水箱水的初溫為20℃，那么它能將水溫升高到多少℃？
（3）若遇連陰雨天，用電加熱器將滿(mǎn)水箱的水加熱升高到與上一問(wèn)題同樣的溫度，則需費(fèi)用多少？（設(shè)電價(jià)為0.5元/度）（設(shè)電加熱器產(chǎn)生的熱量全部被水吸收）
（4）對(duì)太陽(yáng)能熱水器的應(yīng)用作一個(gè)簡(jiǎn)單的評(píng)價(jià)，簡(jiǎn)述自己的意見(jiàn)或建議．

Answer 1

分析：（1）由題知，武漢地區(qū)每年9、10月份向陽(yáng)處每平方米面積在1小時(shí)內(nèi)得到的太陽(yáng)輻射平均為3.0×10⁶J，知道集熱器A的總有效光照面積和接收太陽(yáng)能的時(shí)間，求出每天共吸收的太陽(yáng)能；
（2）求出了太陽(yáng)能熱水器每天接收的太陽(yáng)輻射能，根據(jù)太陽(yáng)能熱水器能將接收到的太陽(yáng)能的50%轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能求水吸收的熱量，又知道水的體積可求水的質(zhì)量，根據(jù)吸熱公式求水的末溫；
（3）求出需要消耗的電能W_電=Q_吸，知道電價(jià)，可求用電費(fèi)用；
（4）優(yōu)點(diǎn)：太陽(yáng)能取之不盡、無(wú)污染；不足：一次性投資較大、受氣候天氣影響．

解答：解：
（1）太陽(yáng)能熱水器每天接收的太陽(yáng)輻射能為：
Q=3×10⁶J/（m²?h）×1.4m²×10h=4.2×10⁷J，
水吸收的熱量為：
Q_吸=Qη
=4.2×10⁷J×50%
=2.1×10⁷J，
（2）水的質(zhì)量：
m=ρV=1000kg/m³×100×10^-3m³=100kg，
∵Q_吸=cm（t-t₀），
∴水的末溫：
t=

Q吸

cm

+t₀=

2.1×107J

4.2× 103J/(kg?℃)×100kg

+20℃=70℃；
（3）用電加熱器將滿(mǎn)水箱的水加熱升高到與上一問(wèn)題同樣的溫度需要消耗的電能：
W_電=Q_吸=2.1×10⁷J≈5.8kW?h，
費(fèi)用：0.5元/kW?h×5.8kW?h=2.9元；
（4）使用太陽(yáng)能熱水器環(huán)保、安全、長(zhǎng)時(shí)間使用經(jīng)濟(jì)，但一次性投資較大、受氣候天氣影響．
答：（1）每天共吸收4.2×10⁷J太陽(yáng)能；
（2）它能將水溫升高到70℃；
（3）若遇連陰雨天，用電加熱器將滿(mǎn)水箱的水加熱升高到與上一問(wèn)題同樣的溫度，則需費(fèi)用2.9元；
（4）環(huán)保、安全、長(zhǎng)時(shí)間使用經(jīng)濟(jì)，但一次性投資較大、受氣候天氣影響．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了密度公式的應(yīng)用、太陽(yáng)能熱水器的熱量計(jì)算及其使用太陽(yáng)能熱水器的優(yōu)缺點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，從說(shuō)明書(shū)中得到相關(guān)信息是本題的關(guān)鍵，做題同時(shí)提高了學(xué)生開(kāi)發(fā)新能源的意識(shí)，有意義！