题目内容
太阳能热水器具有安全、节能、经济和环保等优点．为有效利用太阳能，某研究性学习小组对“物体吸收太阳能的能力与表面颜色之间的关系”进行了实验研究：在两只相同的烧杯中装有质量和初温相同的水，烧杯外用一个黑色塑料袋和一个白色塑料袋密封，插入温度计（温度计的玻璃泡浸没在水中，大部分刻度露出可见），放在阳光下曝晒．每隔相同的时间读出温度计的示数，数据记录如下：| 塑料袋颜色 | 水的质量m（kg） | 初温t0℃ | 温度t1℃ | 温度t2℃ | 温度t3℃ | … |
| 黑色 | 1 | 15 | 22.3 | 27.8 | 31.5 | … |
| 白色 | 1 | 15 | 16.5 | 17.8 | 19 | … |
（1）这次实验过程中，采用的科学研究方法是
（2）通过上面的研究可以推断：太阳能热水器的集热管表面颜色以
（3）小明家使用的太阳能热水器的说明书如图，若在太阳能热水器的水箱中装满水，中午在太阳照晒下每小时温度升高10℃，则该热水器中的水每小时吸收的热量是多少？该热水器中午每秒钟每平方米的面积上获得的太阳能是多少？
| 容积 | 100L |
| 集热箱的采光面积 | 1.5m2 |
| 效率 | 40% |
| 使用年限 | 15年 |
分析：（1）本实验通过瓶内水温度的变化大小，得出水吸热多少，从而说明黑、白颜色物体的吸热能力，实验中让水的质量、容器、水的初温相同，只改变颜色，采用了控制变量法．
（2）在同样的条件下，黑色瓶内水温度的升高的多，水吸热多，说明黑颜色物体的吸热能力强，太阳能热水器的集热管表面颜色以黑色为宜；
（3）从表中知道热水器的容积，利用密度公式求出水的质量，又知道水温的变化和水的密度，利用吸热公式求水吸收的热量；
求出了水吸收的热量，又知道采光面积、热水器的吸热效率，求热水器中午每秒钟每平方米的面积上获得的太阳能．
（2）在同样的条件下，黑色瓶内水温度的升高的多，水吸热多，说明黑颜色物体的吸热能力强，太阳能热水器的集热管表面颜色以黑色为宜；
（3）从表中知道热水器的容积，利用密度公式求出水的质量，又知道水温的变化和水的密度，利用吸热公式求水吸收的热量；
求出了水吸收的热量，又知道采光面积、热水器的吸热效率，求热水器中午每秒钟每平方米的面积上获得的太阳能．
解答：解：（1）本实验探究黑、白颜色物体的吸热能力，实验时让让水的质量、容器、水的初温相同，采用了控制变量法；
（2）通过实验说明黑颜色物体的吸热能力强，太阳能热水器的集热管表面颜色以黑色为宜；
（3）v=100L=100×10-3m3，
水的质量：
m=ρv=1×103kg/m3×100×10-3m3=100kg，
水吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×100kg×10℃=4.2×106J；
热水器中午每秒钟每平方米的面积上获得的太阳能为Q，
∵Q吸=Q×1.5×3600×40%，
∴Q=
=
=1944J．
故答案为：（1）控制变量；
（2）黑色；
（3）该热水器中的水每小时吸收的热量是4.2×106J，该热水器中午每秒钟每平方米的面积上获得的太阳能是1944J．
（2）通过实验说明黑颜色物体的吸热能力强，太阳能热水器的集热管表面颜色以黑色为宜；
（3）v=100L=100×10-3m3，
水的质量：
m=ρv=1×103kg/m3×100×10-3m3=100kg，
水吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×100kg×10℃=4.2×106J；
热水器中午每秒钟每平方米的面积上获得的太阳能为Q，
∵Q吸=Q×1.5×3600×40%，
∴Q=
| Q吸 |
| 1.5×3600×40% |
| 4.2×106J |
| 1.5×3600×40% |
故答案为：（1）控制变量；
（2）黑色；
（3）该热水器中的水每小时吸收的热量是4.2×106J，该热水器中午每秒钟每平方米的面积上获得的太阳能是1944J．
点评：本题考查了密度公式、吸热公式，涉及到控制变量法和从提供的表格中搜集信息，属于难题．
练习册系列答案
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