题目内容
12．随着世界经济的迅猛发展，世界“能源危机”日益突出，充分利用和开发新能源，已成为世界各国共同关注的问题，而开发和利用太阳能成为目前的重要措施之一．
（1）小明家的太阳能热水器的采光面积是2.1m2．若我市向阳的地方每平方米的面积1h得到的太阳辐射能平均为3×106J，每天接收太阳能的时间以8h计算，热水器能把接收到的太阳能的50%转化成水的内能，则正常情况下，该热水器一天能把150kg、初温为20℃的水加热到多少℃？
（2）图甲是人们研制的太阳能电动三轮车，车子顶部的太阳能电池板将光能转化为电能储存在太阳能电池中，电池再给三轮车的电动机供电．
①小明同学设计的调节电动机转速的简化电路图如图乙所示，若太阳能电池的电压保持不变，调速电阻的最大阻值为50Ω．闭合开关S，当调速电阻的滑片滑到最左端时车速最大，此时电流表示数为5A，电动机电功率最大为1kW；当调速电阻的滑片滑到最右端时车速最小，此时电流表示数为1A，求这时电动机的电功率是多少？
②制造太阳能电动三轮车车架有各种不同的新材料，部分材料的技术指标如下表所示：
| 材料 技术指标 | 锰钢 | 铝合金 | 钛合金 | 碳纤维 |
| 性能（强度） | 强 | 较弱 | 较强 | 强 |
| 密度（kg•m-3） | 7.9×103 | 3.0×103 | 4.5×103 | 1.6×103 |
（3）你认为利用太阳能有哪些好处？
分析 （1）由题知，每平方米的面积在1h内得到的太阳辐射能为3×106J，又知道太阳能热水器的采光面积，可求太阳能热水器每天（8h）吸收的太阳能，又知道有50%的太阳能转化为内能被水吸收，可求水吸收的热量，再根据Q吸=cm△t求温度的升高值；
（2）①当滑片P滑到最左端时，电路为电动机的简单电路，根据U=$\frac{P}{I}$求出电源的电压；当滑片P滑到最右端时，电动机与滑动变阻器的最大阻值串联，根据欧姆定律求出滑动变阻器两端的电压，根据串联电路的电压特点求出电动机两端的电压，根据P=UI求出此时电功率的电功率；
②根据设计制造强度高并且轻便的三轮车，三轮车的强度高并且密度小的材料，由表格数据可知选择的材料，又知道车架的体积，根据密度公式求出车架的质量；
（3）太阳能是一种新型的能源，取之不尽用之不竭，且无污染等．
解答 解：（1）已知太阳能1h1m2吸收的热量，一天太阳能水吸收的热量：
Q吸=3×106J/（m2•h）×8h×2.1m2×50%=2.52×107J，
因为Q吸=cm△t，
所以△t=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$=$\frac{2.52×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×150kg}$=40℃．
所以水最后的温度t=20℃+40℃=60℃；
（2）①由题意可知：当滑片P滑到最左端是电动机两端的电压等于太阳能电池的电压，即：
U总=$\frac{P}{I}$=$\frac{1000w}{5A}$=200V；
当滑片P滑到最右端时，滑动变阻器两端的电压：
U1=IR=1A×50Ω=50V，
此时，电动机两端的电压为：
U=U总-U1=200V-50V=150V，
电动机的功率：
P电机=IU=1A×150V=150W；
②因为车架设计要求强度高并且轻便的电动三轮车，
所以要求三轮车的强度高并且密度小的材料，由表格数据可知，应选择碳纤维，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，车架的质量：
m=ρ碳纤维V=1.6×103kg/m3×5×10-3m3=8kg；
（3）太阳能是一种新型的能源，越来越被广泛利用，它的优点很多，比如：安全、清洁、无污染；太阳能分布广阔，获取方便；能量大、供应时间久等；
答：（1）正常情况下，该热水器一天能把150kg、初温为20℃的水加热到 60℃；
（2）①这时电动机的电功率是150w；
②选择表中的碳纤维材料；车架的质量是8kg；
（3）太阳能优点很多，比如：安全、清洁、无污染；太阳能分布广阔，获取方便；能量大、供应时间久等．
点评 本题考查了质量的计算、热量的计算，串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活应用，要注意电动机为非纯电阻用电器，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，难度较大．
据报道，南京理工大学的一群90后自主研制的“南理工一号”卫星在酒泉卫星发射中心成功发射，并且卫星从太空成功发回数据．发射“南理工一号”的火箭在加速上升的过程中，“南理工一号”的动能增大（选填“增大”“减小”或“不变”），“南理工一号”是利用电磁波与地面联系的．
请根据图中电流表的正负极接线柱和通电螺线管旁小磁针静止时的指向，画出通电螺线的绕线方向．
如图所示，工人用滑轮组匀速吊起重为600N的箱子，若箱子在10s内被匀速竖直提升了2m，工人施加的拉力为350N，不计绳重和摩擦，求：| A． | 静止的物体，如果受到推力的作用，它的运动状态一定发生改变 | |
| B． | 人向上爬杆时，杆对人的摩擦力方向向下 | |
| C． | 茶杯对桌面的压力是由于桌面发生弹性形变而产生的 | |
| D． | 物体的运动状态发生改变，该物体一定受到力的作用 |
为了研究凸透镜成像规律，某校物理兴趣小组利用一些器材做了一组实验并且采集了如表一和表二两组数据．请分析两表中的数据回答下面的问题．
表一：（f1=0.10m）
| 实验序号 | u（m） | v（m） | u•v（m2） | v/u | 1/u（m-1） | 1/v（m-1） |
| 1 | 0.200 | 0.200 | 0.0400 | 1.00 | 5.00 | 5.00 |
| 2 | 0.300 | 0.150 | 0.0450 | 0.50 | 3.33 | 6.67 |
| 3 | 0.500 | 0.125 | 0.0625 | 0.25 | 2.00 | 8.00 |
| 实验序号 | u（m） | υ（m） | u•v（m2） | v/u | 1/u（m-1） | 1/v（m-1） |
| 4 | 0.200 | 0.300 | 0.0600 | 1.50 | 5.00 | 3.33 |
| 5 | 0.300 | 0.200 | 0.0600 | 0.67 | 3.33 | 5.00 |
| 6 | 0.500 | 0.158 | 0.0790 | 0.32 | 2.00 | 6.33 |
（2）分析比较实验序号1、4（或2、5或3、6）数据中物距u与像距v的变化关系及相关条件，得出的初步结论是：不同的凸透镜，当它们成实像时，物距相同，像距随焦距的增大而增大．．
（3）请进一步综合分析比较表一、表二中经运算后得到的数据及相关条件，请你写出物距u、像距v和焦距f具体的函数关系：$\frac{1}{u}+\frac{1}{v}=\frac{1}{f}$．
（4）依据你写出的物距u、像距v和焦距f具体函数关系计算，利用焦距为lOcm的凸透镜成像时，若物体到凸透镜的距离为90cm，则光屏到凸透镜的距离为11.25cm时，光屏上会出现物体的清晰的像．