Question

太陽能熱水器已被城鄉居民廣泛應用．小明他們發現熱水器集熱管內壁是黑色的，反光板有平的，也有凹形的，他們對此很感興趣，并就此展開討論，他們認為：太陽能熱水器是將太陽能轉化為______能的裝置．凹形反光板可以便射到反光板上的太陽光______于集熱管上，再通過______將熱傳給水，從而使水溫升高且______（優/劣）于平面反光板．為了驗證黑色表面物體吸收太陽能的本領有別于其它顏色的物體，他們設計了如下實驗：在黑色塑料袋和白色塑料袋內裝入相同質量的水，插入溫度計后系好，放在太陽光下曝曬，每隔相同的時間讀出溫度計的示數，數據記錄如下：

塑料袋	水的質量m/kg	溫度t/℃	溫度t1/℃	溫度t2/℃	溫度t3/℃
黑色	1.0	15.0	22.3	27.8	31.5
白色	1.0	15.0	16.5	17.8	19

（1）他們在實驗的過程中采用的科學研究方法是______．
（2）通過實驗他們發現黑色表面的物體比其它顏色表面的物體吸收太陽能的本領______（選填“強”或“弱”）．
（3）若一太陽能熱水器裝水100kg，集熱管接收太陽能的有效接收面積約為2.0m²，每小時lm²接收面上有效接收太陽能約為2.1×10⁶J，則該熱水器每小時水溫升高______℃．

Answer 1

【答案】分析：太陽能熱水器是利用太陽能來給物體加熱的，將太陽能轉化為內能；
凹面鏡對光線有會聚作用；
改變物體內能的方式有兩種：做功和熱傳遞；做功改變物體內能的實質是能量的轉化，熱傳遞改變物體內能的實質是能量的轉移；
（1）控制變量法指的是當實驗結果受到多個因素影響時，為了研究其中某一個因素的變化對結果有何影響，就必須控制其他幾個因素保持不變的方法．
（2）在同樣的條件下，黑色容器內水的溫度升高的快，水吸收的熱量多，說明黑顏色物體的吸熱能力強；
（3）先利用已知條件計算出熱水器中水吸收的熱量，再根據吸熱公式計算水升高的溫度．
解答：解：太陽能熱水器是將太陽能轉化為內能的裝置．凹形反光板相當于凹面鏡，而凹面鏡對光線有會聚作用，平面鏡只能反射光，不能使光會聚，因此凹形反光板可以便射到反光板上的太陽光匯集于集熱管上，再通過熱傳遞將熱傳給水，而從而使水溫升高且優于平面反光板．
（1）本實驗探究黑、白顏色物體的吸熱能力，實驗時讓讓水的質量、容器、水的初溫相同，故采用了控制變量法；
（2）根據表格數據可知，在同樣的條件下，黑色容器內水的溫度升高的快，水吸收的熱量多，說明黑顏色物體的吸熱能力強；
（3）水吸收的熱量：
Q_吸=2.1×10⁶J/m²×2m²=4.2×10⁶J，
∵Q_吸=cm△t，
∴△t===10℃．
故答案為：內；匯集；熱傳遞；水；（1）控制變量法；（2）強；（3）10．
點評：本題考查了能量轉化、凹面鏡的應用、吸熱本領的大小以及吸熱公式，還涉及控制變量法和搜集信息的能力，屬于難題．