Question

有一款太陽能熱水器，銘牌上的部分參數如表所示．將它安裝在陽光充足的水平臺面上，并送滿水．

（1）若它的底部支架與水平臺面的接觸面積為0.3m²，求它對臺面的壓強．
（2）本地（晴天）平均每平方米的面積上，每小時接收的太陽能約為2.8×10⁶J．若該熱水器接受太陽能的有效面積為1.5m²，每天日照時間按8h計算，則它一天中接收的太陽能約為多少？相當于節約了多少kg的煤炭（煤的熱值為4.2×10⁷J/kg）？
（3）請你從能源和可持續發展的角度，說出提倡開發利用太陽能的兩點主要理由．

Answer 1

分析：（1）本題首先從表中數據這款太陽能熱水器自身質量，水容量，然后求 熱水器的總質量、總重力，最后求它對臺面的壓強．
（2）先求有效面積為1.5m²的太陽能熱水器一天（8h）吸收的太陽能，然后利用熱量公式計算出需燃燒煤氣的質量．
（3）從太陽能的諸多優點和當前太陽能所面臨的主要困難去分析．

解答：解：（1）讀表查的可知，這款太陽能熱水器自身質量為40kg，水容量為80L=0.08m³，裝滿水時水的質量、太陽能熱水器裝滿水后對臺面的壓力，
m=ρV=10³kg/m³×0.08m³=80kg．
熱水器的總質量為：40kg+80kg=120kg．
G_水=m_水g=ρ_水V_水g=1.0×10³kg/m³×80×10^-3m³×10N/kg=800N．
太陽能熱水器裝滿水后對臺面的壓力為：
F=G_器+G_水=800N+40kg×10N/kg=1200N．
p=

F

s

=

1200N

0.3m2

=4×10³Pa．
（2）由本地區平均每平方米的面積上每小時接收的太陽能約為2.8×10⁶J，
可計算出有效面積為1.5m²的太陽能熱水器一天（8h）吸收的太陽能為：
E=2.8×10⁶×1.5×8J=3.36×10⁷J（1分）．
Q_放=

Q

q

=

E

q

=

3.36×107J

4.2×107J/kg

=0.8kg（1分）．
（3）利用太陽能可節約化石類能源（或“減少煤、石油等化石類能源的消耗”、或“節約能源”）；
減少環境污染（或“減少污染”、“無污染”）目前利用太陽能所面臨的主要困難，一是受天氣的影響，二是能量轉換效率低．（每點1分）
答：（1）若它的底部支架與水平臺面的接觸面積為0.3m²，它對臺面的壓強為4×10³Pa．
（2）它一天中接收的太陽能約為3.36×10⁷J，相當于節約了0.8kg的煤炭．
（3）利用太陽能可節約化石類能源，減少環境污染．

點評：太陽能具有取之不盡，用之不竭，清潔無污染等諸多優點，深受人們的青睞．在能源問題日益突出的今天，如何有效地利用太陽能自然成了中考關注的熱點．