题目内容

9.有一款太阳能热水器,铭牌上的部分参数如表所示. 将它安装在阳光充足的水平台面上,并送满水.(取g=10N/kg)
××牌热水器
型号HM-20集热管数28支额定功率50Hz
水箱容积150L集热管长180cm额定电压220V
防水等级A采光面积2.0m2额定功率4000W
自身质量150kg
(1)若它的底部支架与水平台面的接触面积为0.2m2,求它对台面的压力和压强.
(2)张家界地区(晴天)平均每平方米的面积上,每小时接收的太阳能约为2×106J.若该热水器接受太阳能的有效面积为1.5m2,每天日照时间按8h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60%被热水器中的水吸收,则可使水温升高多少?[c水=4.2×103J/(kg•℃)]
(3)请你:①从能源和可持续发展的角度,说出提倡开发利用太阳能的一点主要理由;②说出当前在利用太阳能方面所面临的某一主要困难(可从自然因素或技术因素等方面思考).

分析 (1)根据密度公式的推导公式m=ρV计算出水的质量;根据G=mg可以计算出总重,根据F=G计算出压力,根据压强公式p=$\frac{F}{S}$计算出压强;
(2)知道平均每平方米的面积上,每小时接收的太阳能约为2×106J,有效面积和时间,计算出一天接收的太阳能;再计算出水吸收的热量,最后根据吸热公式计算出水升高的温度;
(3)根据自己所知道的关于太阳能的利用方面知识来回答问题.

解答 解:(1)水的质量m=ρv=150×10-3m3×1.0×103kg/m3=150kg,
太阳能热水器对水平地面的压力F压=G=mg=(150kg+150kg)×10N/kg=3000N;
太阳能热水器对水平地面的压强p=$\frac{{F}_{压}}{S}$=$\frac{3000N}{0.2{m}^{2}}$=1.5×104Pa;
(2)一天接收的太阳能E=2×106×1.5×8J=2.4×l07J,
若这些太阳能有60%被热水器中的水吸收,则有Q=E×60%=2.4×l07J×60%=1.44×l07J,
由Q=C水m△t得,水升高的温度:
△t=$\frac{Q}{cm}$=$\frac{1.44×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{3}J/(kg•℃)×150kg}$≈22.9℃;
(3)①提倡开发利用太阳能的理由:太阳能清洁、安全、无污染、环保、方便、经济、不受地域限制;取之不尽,用之不竭、节省地球资源等;
②利用太阳能方面所面临的困难:受天气影响;转换效率低,提供的功率小.
答:(1)它对台面的压力为3000N,对台面的压强为1.5×104Pa;
(2)可使水温升高22.9℃;
(3)①取之不尽,用之不竭、节省地球资源;②受天气影响.

点评 本题考查了质量、压力和压强的计算;太阳能热水器的利用率、吸热公式计算、燃料燃烧放热计算及太阳能应用的优缺点,知识点多、综合性强,要求灵活运用公式或规律求解,属于中档题.

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