Question

9．人类对能源的需求越来越大，世界能源危机日益突出．如何充分利用和开发新能源，实现低碳减排，已成为世界各国共同关注的问题． 我国倡导“低碳减排，绿色生活”．目前，我国在开发、利用太阳能方面发展最快、最具潜力．
（1）你认为利用太阳能有哪些好处？
（2）太阳能路灯已成为许多城镇、乡村的一道靓丽的风景线（如图甲所示）．太阳能路灯的太阳能电池板一般是由晶体态硅制成的，它能直接把太阳能转化成电能，其主要材料是C
A．磁性材料       B．纳米材料       C．半导体        D．超导体
（3）太阳能热水器以节能、环保等特点为很多家庭所使用，太阳能热水系统主要元件包括集热板、储存装置及循环管路三部分．如果遇到阴雨连绵的天气，太阳能热水器的水就达不到所需要的温度．为此人们研制出了太阳能、电能两用热水器．小兰家就刚刚安装了一台这样的热水器，如图乙所示，它的容积为120L．求：
①若此热水器装满20℃的水，要使水温升高到40℃，需要吸收多少热量？
②小兰从产品使用说明书中了解到，该电加热器的额定电压为220V，额定功率为2kW．若水箱中的水用电加热器来加热，仍使满箱水的温度从20℃升高到40℃，需要电加热器正常工作多长时间？（假定所消耗的电能全部转化为水的内能）

Answer 1

分析 （1）太阳能热水器利用太阳能，不仅节省了能源，而且比较环保；
（2）根据材料的分类：导体、半导体、绝缘体和太阳能电池板的材料进行解答；
（3）利用吸热公式Q=cm△t可计算吸收热量的多少；
（2）用电加热器来加热时，假定所消耗的电能全部转化为水的内能，则W=Q，利用公式t=$\frac{W}{P}$计算加热时间．

解答 解：
（1）利用太阳能的好处：无污染、环保、可再生（或取之不尽、用之不竭）；
（2）太阳能电池板是由晶体态硅制成的，硅属于半导体；
（3）水的质量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×120×10^-3m³=120kg，
水吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×120kg×（40℃-20℃）=10.08×10⁶J．
（2）假定所消耗的电能全部转化为水的内能，则W=Q，
所以t=$\frac{W}{P}$=$\frac{{Q}_{吸}}{P}$=$\frac{10.08×1{0}^{6}J}{2000W}$=5.04×10³s=84min．
故答案为：（1）无污染、环保、可再生（或取之不尽、用之不竭）；（2）C；（3）若此热水器装满20℃的水，要使水温升高到40℃，需要吸收10.08×10⁶J热量；②需要电加热器正常工作84min．

点评 本题考查了电功率的计算、热量的计算，还涉及到了太阳能的优点、材料的分类和环境保护等，知识点较多，综合性强．