Question

1．有一款太阳能热水器，铭牌上的部分参数如右表所示．将它安装在阳光充足的水平台面上，并注满水．

型       号	JL-88
水 容 量/L	80
自身质量/kg	40

（1）若它的底部支架与水平台面的接触面积为0.3m²，求它对台面的压强．（取g=10N/kg）
（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）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太阳能清洁无污染，可节约其他不可再生能源（要求写出两点）．

Answer 1

分析 （1）已知热水器注满水时水的体积，根据m=ρV求出水的质量；热水器对水平台面的压力等于水和热水器本身的总重力，根据重力公式可求出压力；又知道支架与水平台面的接触面积，根据公式p=$\frac{F}{S}$求出它对台面的压强；
（2）已知该太阳能热水器每平方米每小时接收的太阳能，再乘以有效面积和时间，即可得出1天中接收的太阳能E；再利用吸热公式变形，即可求出水升高的温度；
（3）根据对太阳能的了解，结合实际可提出开发利用太阳能的优点．

解答 解：（1）由表格数据可知，热水器注满水时水的体积V=80L，
根据ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的质量：
m_水=ρV=1×10³kg/m³×80×10^-3m³=80kg，
热水器放在水平台面上，对台面的压力：
F=G_总=m_总g=（80kg+40kg）×10N/kg=1200N；
它对台面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1200N}{0.3{m}^{2}}$=4000Pa；
（2）根据题意可知，它一天中接收的太阳能：
E=2.8×10⁶J/（m²•h）×1.5m²×8h=3.36×10⁷J；
这些太阳能有60%被热水器中的水吸收，则水吸收的热量：
Q_吸=Eη=3.36×10⁷J×60%=2.016×10⁷J；
根据Q_吸=cm△t可得，水升高的温度：
△t=$\frac{{Q}_{吸}}{{c}_{水}{m}_{水}}$=$\frac{2.016×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×80kg}$=60℃；
（3）使用太阳能不仅清洁无污染，而且还节约其他不可再生能源．
答：（1）若它的底部支架与水平台面的接触面积为0.3m²，则它对台面的压强为4000Pa；
（2）它一天中接收的太阳能（E）约为3.36×10⁷J；若这些太阳能有60%被热水器中的水吸收，则可使水温升高60℃；
（3）提倡开发利用太阳能的理由：太阳能清洁无污染，可节约其他不可再生能源．

点评 本题考查了质量、压力和压强、太阳能热水器利用率、吸热公式的计算，还考查了利用太阳能的优点；涉及的知识点多、综合性强，要求灵活运用公式或规律求解．