题目内容

14．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．6月5日是世界环境日，我国一直主张“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？无污染、环保、可再生．
（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1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）太阳能热水器是采用光转化为热的方式利用太阳能的．我国太阳能热水器已走进了千家万户．小明家的太阳能热水器的采光面积是2.1m2．若某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60℃．
（4）为了进一步利用太阳能，人们正在研发太阳能电动车．如图所示是太阳能电动三轮车，车子顶部的太阳能电池板将太阳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．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）7.9×1033.0×1034.5×1031.6×103
若让你设计制造强度高并且轻便的三轮车，你选择表中的碳纤维材料，若车架的体积约为5×10-3m3，车架的质量是8kg．

分析 （1）根据太阳能的特点解答；
（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）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；
（4）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；根据表格和要求选择三轮车的材料，根据m=ρV求出车架的质量．

解答 解：（1）利用太阳能有哪些好处：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；故选C．
（3）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℃．
（4）车子顶部的太阳能电池板将太阳能转化为电能储存在太阳能电池中．
制造强度高并且轻便的三轮车时，由表格可知应选碳纤维材料；
车架的质量：
m=ρV=1.6×103kg/m3×5×10-3m3=8kg．
故答案为：（1）无污染、环保、可再生；（2）C；（3）60；（4）太阳；电；碳纤维；8．

点评 本题考查了质量的计算、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，难度较大．

练习册系列答案
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（2）图乙中：W有用=GhW总=Fs；
（3）图丙中：W有用=GhW总=3Fh，η=$\frac{G}{3F}$．
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（1）圆柱体浸没在液体中所受浮力是多少？
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