题目内容

8．由于太阳能的广泛使用，目前我国的农村也进入了环保时代．今年暑期，小明家新安装了带有电加热器的太阳能热水器，其部分参数如下表所示，请解答下面的问题：（已知水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），不考虑电阻随温度的变化，除不尽的保留两位小数）
水箱容积205L
标称轮廓采光面积3.5m2
电加热电压220V
电加热功率1500W
频率50Hz
（1）太阳能作为一种被大力发展的新能源，不但因为污染少，是一种清洁能源，还由于它是一种可（选填“可”或“不可”）再生能源；除了太阳能热水器外，太阳能的另外一个典型应用是把太阳能转化为电能．
（2）有一天，小明早上把太阳能热水器盛满水，看到温度是25℃，到傍晚时发现水温升到了80℃（水的质量没有变化），则如果不计能量损耗，采用电加热，需要消耗的电能是多少？该加热器正常工作时，通过它的电流是多大？
（3）一天傍晚，小明家急需用热水，小明的妈妈使用了电加热器，小明关闭了家中的其他所有用电器，发现5min的时间内标有“3200imp/（kW•h）”的电能表的指示灯正好闪了324次，则这时电加热器的功率是多少？当时的电压大约是多少？

分析 （1）由可再生能源与不可再生能源的分类要求来看，可以从自然界源源不断地得到的能源称之为可再生能源；一旦消耗就很难再生的能源称之为不可再生能源；
目前对太阳能的利用主要有两种方式：利用各种集热器将太阳能转化为内能，利用太阳能电池板将太阳能转化为电能．
（2）根据ρ=$\frac{m}{V}$求出水的质量，根据Q=cm（t-t0）求出水吸收的热量；
根据P=UI求出正常工作时的电流．
（3）3200imp/（kW•h）的含义是：电路中每消耗1kW•h的电能，指示灯闪烁3200次，可求指示灯闪烁了324次，消耗的电能，又知道工作时间，可利用公式P=$\frac{W}{t}$计算电功率，利用公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$计算出当时的电压．

解答 解：
（1）①太阳能、风能、水能等可从自然界不断获得且可重复利用，属可再生能源；煤、石油、天然气、核能等在地球是的储量是有限的，消耗后不可能再生，属不可再生能源；
②利用太阳能的方式有多种，太阳能热水器把太阳能转化为水的内能；太阳能电池是把太阳能转化为电能的装置．
（2）水的体积V=205L=0.205m3，初温t0=25℃，末温t=80℃，c水=4.2×103J/（kg•℃），加热器的功率P=1500W，额定电压U=220V；
根据ρ=$\frac{m}{V}$，
水的质量m=ρV=1×103kg/m3×0.205m3=205kg，
水吸收的太阳能Q=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×205kg×（80℃-25℃）=4.7355×107J；
消耗的电能W=Q=4.7355×107J；
根据P=UI，
电加热器正常工作时的电流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1500W}{220V}$≈6.82A．
（3）因为电路中每消耗1kW•h的电能，指示灯闪烁3200次．
所以当指示灯闪烁324次时，消耗的电能为：
W=$\frac{324imp}{3200imp/（kW•h）}$=0.10125kw•h=3.645×105J；
又因为t=5min=300s，
所以电加热器的功率为：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{3.645×1{0}^{5}J}{300s}$=1215W，
根据公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，P：P额=$\frac{{U}^{2}}{R}$：$\frac{{{U}_{额}}^{2}}{R}$，即U=$\sqrt{\frac{{{U}_{额}}^{2}P}{{P}_{额}}}$=$\sqrt{\frac{（220V）^{2}×1215W}{1500W}}$=198V．
故答案为：
（1）可；电；
（2）采用电加热，需要消耗的电能是4.7355×107J；该加热器正常工作时，通过它的电流是6.82A；
（3）电加热器的功率是1215W；当时的电压大约是198V．

点评 本题考查对太阳能的特点；有热量的计算、质量的计算、电功的计算；电能表各参数的理解以及电功率和电能的计算，此题是一道电热综合题．

练习册系列答案
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18．如图是小芳同学探究“平面镜成像的特点”的实验装置．
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（3）实验时，小芳同学应在M（填“M”或“N”）侧观察蜡烛M经玻璃板所成的像．
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16．小明爱踢足球，在他带球绕过防守队员时使球不断改变方向．从物理原理来说，这是由于球受到一个力的作用；同时，小明的脚也会受到一个力的作用．
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