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.目前,我国在开发、利用太阳能方面发展最快、最具潜力.
(1)我国太阳能热水器已走进了千家万户.太阳能热水器是采用光转化为热的方式利用太阳能的.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)为了进一步利用太阳能,人们正在研发太阳能电动车.图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.小明同学设计的调节电动机转速的简化电路图,如图所示,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P滑到最左端时车速最大,此时电流表示数5A,电动机电功率最大为1kW;当调速电阻的滑片P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?
(3)联系生活实际,结合“绿色消费,你行动了吗?”.谈谈你应如何做?
网友回答
解:(1)太阳能热水器中的水一天吸收的热量:
Q=3×106J×2.1×8×50%=2.52×107J,
水温度的变化量:
△t===40℃;
水加热的末温:
t=t0+△t=20℃+40℃=60℃.
(2)由题意可知:当滑片P滑到最左端时,
电动机两端的电压等于太阳能电池的电压,即:U总===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U=U总-U1=200V-50V=150V,
电动机的功率:P电机=IU=1A×150V=150W;
(3)为了节约能源和环境保护方面,我们可以节约用水;节约用电(如:购买节能灯、购买符合节能标准的家电);不使用一次性塑料袋;尽量骑自行车、步行、乘公交车出行;尽量购买小排量汽车等等.
答:(1)该热水器一天能把150kg、初温为20℃的水加热到60℃;
(2)这时电动机的电功率是150W;
(3)为了节约能源和环境保护方面,我们可以节约用水;节约用电(如:购买节能灯、购买符合节能标准的家电);不使用一次性塑料袋;尽量骑自行车、步行、乘公交车出行;尽量购买小排量汽车等等.
解析分析:(1)由题干提供条件可以求8h水吸收的热量,再利用吸热公式求出水温度的变化值,进一步求出水加热后的末温;
(2)当滑片P滑到最左端时,电路为电动机的简单电路,根据U=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求出此时电动机的电功率;
(3)“绿色消费,你行动了吗?”这一主题旨在强调绿色消费,节约资源,保护生态环境,据此进行回答.
点评:本题考查了热量的计算、欧姆定律的应用和电功率的计算,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.