Question

有一种电能辅助式太阳能热水器，将它安装在阳光充足的水平台面上，并注满水．晴天时它接收太阳能的真空镀膜管的总有效面积约为1.5m²，阴雨天时用电加热．铭牌上的部分参数如表所示．

型       号	JLD-88
水 容 量/L	100
电热管功率	2000W
自身质量/kg	40

（1）热水器水箱中注满水时，水的质量为多少？
（2）杭州地区（晴天）平均每平方米的面积上，每小时接收的太阳能约为2.8×10⁶J． 若每天日照时间按10h计算，则它一天中接收的太阳能（E）约为多少？若这些太阳能有50%被热水器中的水吸收，则可使水温升高多少？
（3）阴雨天时需用电加热，如果所消耗的电能全部转化为水的内能，热水器在额定电压下工作时，将上述同样质量、初温的水升高同样的温度需多长时间？
（4）从能源和可持续发展的角度，说出提倡开发利用太阳能的主要理由是

节能、环保，无污染

（要求写出两点）．[ρ_水=1.0×10³kg/m³，c_水=4.2×10³J/（kg?℃）]．

Answer 1

分析：（1）已知容积与水的密度，由密度公式的变形公式可以求出水的质量．
（2）已知面积与单位面积上获得的太阳能、光照时间，可以求出一天接受的太阳能，由热量公式的变形公式可以求出水升高的温度．
（3）已知电流做的功与电热管的功率，由电功率的变形公式可以求出加热时间．
（4）太阳能环保、节能、无污染．

解答：解：（1）∵ρ=

m

V

，
∴水的质量m=ρV=1×10³kg/m³×0.1m³═100kg；
（2）一天获得的太阳能E=2.8×10⁶J/（h?m²）×10h×1.5m²=4.2×10⁷J，
水吸收的热量Q=ηE=4.2×10⁷J×50%=2.1×10⁷J，
∵Q=cm△t，
∴水升高的温度△t=

Q

cm

=

2.1×107J

4.2×103J/(kg?℃)×100kg

=50℃；
（3）电流所做的功W=Q=2.1×10⁷J，
∵P=

W

t

，
∴加热时间t=

W

P

=

2.1×107J

2000W

=1.05×10⁴s；
（4）太阳能是可再生能源、太阳能是清洁能源，不会造成环境污染，使用太阳能可节约传统能源．
答：（1）水的质量为100kg．
（2）一天中接收的太阳能约为4.2×10⁷J；若这些太阳能有50%被热水器中的水吸收，则可使水温升高50℃．
（3）将上述同样质量、初温的水升高同样的温度需1.05×10⁴s．
（4）节能、环保，无污染．

点评：本题考查了求水的质量、接受的太阳能、水的温度变化、电加热的时间、利用太阳能的优点等，本题难度不大，从题中获取所需信息、应用基础知识即可正确解题．