题目内容
阅读下面的短文，回答问题．
太阳能热水器
太阳能热水器能利用太阳能把水从低温加热到高温，以满足人们日常生活的需要．它具有安全、节能、环保等优点．
如图甲所示，太阳能热水器主要由两部分构成：一部分是由许多根玻璃吸热管组成的集热器，每根玻璃吸热管由双层玻璃管组成，双层玻璃管之间是真空．如图乙所示是玻璃吸热管的工作原理图，它的结构与保温瓶的玻璃内胆相似，只是在玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料；另一部分是保温储水箱，保温储水箱下部与玻璃吸热管相通．
玻璃吸热管工作原理如图乙所示：当太阳光入射到黑色的吸热层上时，黑色吸热层能把太阳能更有效地转化为内能，将管内的水加热．向光一侧的水被加热后体积增大、密度变小而向上运动；背光一侧的水由于温度较低、密度较大而向下运动，形成冷热水循环，最终整箱水都升高至一定的温度．玻璃吸热管具有吸热保温作用．
请回答以下问题：
（1）太阳能属于
（2）能否将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面上？简单说明理由．
（3）将质量为100kg的初温为20℃的水升高50℃，求这些水需要吸收多少热量？[水的比热容是4.2×103J/（kg?℃）]
（4）某品牌太阳能热水器集热器面积为S=2m2，热效率为η=40%（即热水器能将照射到玻璃吸热管上的太阳能的40%转化为水的内能），该地点太阳能辐射到地面的平均功率为P=1.4×103W/m2（即平均每平方米每秒钟太阳辐射能为1.4×103J）．在第（3）小题中水吸收的热量由该热水器提供，求需要加热多少时间？
太阳能热水器
太阳能热水器能利用太阳能把水从低温加热到高温，以满足人们日常生活的需要．它具有安全、节能、环保等优点．
如图甲所示，太阳能热水器主要由两部分构成：一部分是由许多根玻璃吸热管组成的集热器，每根玻璃吸热管由双层玻璃管组成，双层玻璃管之间是真空．如图乙所示是玻璃吸热管的工作原理图，它的结构与保温瓶的玻璃内胆相似，只是在玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料；另一部分是保温储水箱，保温储水箱下部与玻璃吸热管相通．
玻璃吸热管工作原理如图乙所示：当太阳光入射到黑色的吸热层上时，黑色吸热层能把太阳能更有效地转化为内能，将管内的水加热．向光一侧的水被加热后体积增大、密度变小而向上运动；背光一侧的水由于温度较低、密度较大而向下运动，形成冷热水循环，最终整箱水都升高至一定的温度．玻璃吸热管具有吸热保温作用．
请回答以下问题：
（1）太阳能属于
一次能源
一次能源
（选择“一次能源”或“二次能源”）．玻璃吸热管内向光一侧的水吸热后体积增大、密度变小，所受到的浮力大于
大于
重力．（2）能否将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面上？简单说明理由．
不能．因为玻璃是热的不良导体，集热管中又有真空层，不利于将热量传递给管内的水
不能．因为玻璃是热的不良导体，集热管中又有真空层，不利于将热量传递给管内的水
．（3）将质量为100kg的初温为20℃的水升高50℃，求这些水需要吸收多少热量？[水的比热容是4.2×103J/（kg?℃）]
（4）某品牌太阳能热水器集热器面积为S=2m2，热效率为η=40%（即热水器能将照射到玻璃吸热管上的太阳能的40%转化为水的内能），该地点太阳能辐射到地面的平均功率为P=1.4×103W/m2（即平均每平方米每秒钟太阳辐射能为1.4×103J）．在第（3）小题中水吸收的热量由该热水器提供，求需要加热多少时间？
分析：（1）根据产生的方式可分为一次能源（天然能源）和二次能源（人工能源）．一次能源是指自然界中以天然形式存在并没有经过加工或转换的能量资源，一次能源包括可再生能源和不可再生能源；
玻璃吸热管内向光一侧的水吸热后体积增大、密度变小，根据物体的漂浮条件回答；
（2）玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料，吸收太阳辐射热，传递给水，水吸热温度升高；若将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面，因为玻璃是热的不良导体，集热管中又有真空层，不利于将热量传递给管内的水；
（3）知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q吸=cm△t求水吸收的热量；
（4）根据题意可求每秒水吸收的热量，又知道水吸收的热量，求需要的加热时间．
玻璃吸热管内向光一侧的水吸热后体积增大、密度变小，根据物体的漂浮条件回答；
（2）玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料，吸收太阳辐射热，传递给水，水吸热温度升高；若将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面，因为玻璃是热的不良导体，集热管中又有真空层，不利于将热量传递给管内的水；
（3）知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q吸=cm△t求水吸收的热量；
（4）根据题意可求每秒水吸收的热量，又知道水吸收的热量，求需要的加热时间．
解答：解：（1）太阳能属于一次能源，玻璃吸热管内向光一侧的水吸热后体积增大、密度变小，受到水的浮力大于重力而向上运动，另一侧的水向下运动，形成对流；
（2）不能将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面，因为玻璃是热的不良导体，集热管中又有真空层，不利于将热量传递给管内的水；
（3）水吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×100kg×50℃=2.1×107J
（4）热水器每秒水吸收的热量：
Q吸′=Pst×40%=1.4×103W/（s?m2）×2m2×1s×40%=1.12×103J，
∴加热时间：
t=
=18750s≈5.2h．
故答案为：（1）一次能源，大于；
（2）不能；因为玻璃是热的不良导体，集热管中又有真空层，不利于将热量传递给管内的水；
（3）水吸收的热量为2.1×107J；
（4）加热时间为5.2h．
（2）不能将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面，因为玻璃是热的不良导体，集热管中又有真空层，不利于将热量传递给管内的水；
（3）水吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×100kg×50℃=2.1×107J
（4）热水器每秒水吸收的热量：
Q吸′=Pst×40%=1.4×103W/（s?m2）×2m2×1s×40%=1.12×103J，
∴加热时间：
t=
| 2.1×107J |
| 1.12×103J/s |
故答案为：（1）一次能源，大于；
（2）不能；因为玻璃是热的不良导体，集热管中又有真空层，不利于将热量传递给管内的水；
（3）水吸收的热量为2.1×107J；
（4）加热时间为5.2h．
点评：本题考查了学生对物体的浮沉条件、热量的计算和能量的利用率的运用，要学会审题，从复杂的题干中搜集有用信息．计算时注意温度升高了（△t）、升高（△t）和升高到（末温）的区别．
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