Question

15．人们早就知道，物体吸收太阳能的能力与物体的颜色有关，小玲对“吸收太阳能与物体表面颜色之间的关系”进行了实验研究：在黑色塑料袋和白色塑料袋内装入相同质量的水，插入温度计后系好，放在阳光下暴晒，每隔相同的时间，读出温度计的示数，数据记录如下：

塑料袋	水的质量（m/kg）	初温（t/℃）	温度（t1/℃）	温度（t2/℃）	温度（t3/℃）	…
黑色	1.0	15.0	22.3	27.8	31.5	…
白色	1.0	15.0	16.5	17.8	19.0	…

（1）小玲在实验中采用的科学研究方法是控制变量法．
（2）由以上研究可知，人们使用的太阳能热水器的集热管表面颜色以黑色为宜．
（3）若水的比热为4.2×10³J/（kg•℃），一太阳能热水器装满水后，水的质量为100kg，集热管接收太阳能的有效面积约为2m²，每小时1m²接收面积上有效接收太阳能约为2.1×10⁶J，则该热水器装满水后每小时水温升高多少℃？

Answer 1

分析 （1）物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题．每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法．
（2）影响水升高的温度的因素有：水的质量、水的初温、水被爆晒的时间等因素；
（3）根据Q_吸=cm△t求出升高的温度．

解答 解：（1）在研究吸收太阳能与表面颜色的关系时，控制水的质量、初温、曝晒时间相同，通过温度的变化研究吸收太阳能的多少，利用的是控制变量法；
（2）在水的质量、初温、爆晒时间相同的前提下，黑色塑料袋内水温升高的快，所以太阳能热水器集热管表面颜色以黑色为宜；
（3）每小时接收太阳能Q_吸=2×2.1×10⁶J=4.2×10⁶J，
根据Q_吸=cm△t可得：
水升高温度：△t=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$=$\frac{4.2×1{0}^{6}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×100kg}$=10℃．
故答案是：（1）控制变量法；
（2）黑；
（3）该热水器装满水后每小时水温升高10℃．

点评 控制变量法是科学探究中的重要思想方法，广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中，是初中物理中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一；
了解影响物质温度变化的因素．