Question

（2012?濟(jì)寧）人類對能源的需求越來越大，世界能源危機(jī)日益突出．如何充分利用和開發(fā)新能源，實(shí)現(xiàn)低碳減排，已成為世界各國共同關(guān)注的問題．6月5日是世界環(huán)境日，2010年我國的主題是“低碳減排，綠色生活”．目前，我國在開發(fā)、利用太陽能方面發(fā)展最快、最具潛力．
（1）你認(rèn)為利用太陽能有哪些好處？

無污染、環(huán)保、可再生（或取之不盡、用之不竭）

．
（2）太陽能路燈已成為許多城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村的一道靚麗的風(fēng)景線（如圖1所示）．太陽能路燈的太陽能電池板一般是由晶體態(tài)硅制成的，它能直接把太陽能轉(zhuǎn)化成電能，其主要材料是

C

?
A．磁性材料    B．納米材料    C．半導(dǎo)體     D．超導(dǎo)體

（3）太陽能熱水器是采用光轉(zhuǎn)化為熱的方式利用太陽能的．我國太陽能熱水器已走進(jìn)了千家萬戶．小明家的太陽能熱水器的采光面積是2.1m²．若我市向陽的地方每平方米的面積1h得到的太陽輻射能平均為3×10⁶J，每天接收太陽能的時間以8h計算，熱水器能把接收到的太陽能的50%轉(zhuǎn)化成水的內(nèi)能，則正常情況下，該熱水器一天能把150kg、初溫為20℃的水加熱到多少℃？??
（4）為了進(jìn)一步利用太陽能，人們正在研發(fā)太陽能電動車．圖2是人們研制的太陽能電動三輪車，車子頂部的太陽能電池板將光能轉(zhuǎn)化為電能儲存在太陽能電池中，電池再給三輪車的電動機(jī)供電．?
①小明同學(xué)設(shè)計的調(diào)節(jié)電動機(jī)轉(zhuǎn)速的簡化電路圖如圖3所示，若太陽能電池的電壓保持不變，調(diào)速電阻的最大阻值為50Ω．閉合開關(guān)S，當(dāng)調(diào)速電阻的滑片P滑到最左端時車速最大，此時電流表示數(shù)5A，電動機(jī)電功率最大為1kW；當(dāng)調(diào)速電阻的滑片P滑到最右端時車速最小，此時電流表示數(shù)為1A，求這時電動機(jī)的電功率是多少？
②制造太陽能電動三輪車車架有各種不同的新材料，部分材料的技術(shù)指標(biāo)如表所示：

材料 技術(shù)指標(biāo)	錳鋼	鋁合金	鈦合金	碳纖維
性能（強(qiáng)度）	強(qiáng)	較弱	較強(qiáng)	強(qiáng)
密度（kg?m-3）	7.9×103	3.0×103	4.5×103	1.6×103

若讓你設(shè)計制造強(qiáng)度高并且輕便的三輪車，你選擇表中的哪種材料？若車架的體積約為5×10^-3m³，車架的質(zhì)量是多大？??
（5）今年的世界環(huán)境日，我國的主題是：“綠色消費(fèi)，你行動了嗎？”．聯(lián)系生活實(shí)際，談?wù)勀銘?yīng)如何做？

Answer 1

分析：（1）主要從太陽能的特點(diǎn)（普遍性、無污染、能源巨大等）進(jìn)行回答；
（2）根據(jù)材料的分類：導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體和太陽能電池板的材料進(jìn)行解答；
（3）由題干提供條件可以求8h水吸收的熱量，再利用吸熱公式求出水溫度的變化值，進(jìn)一步求出水加熱后的末溫；
（4）①當(dāng)滑片P滑到最左端時，電路為電動機(jī)的簡單電路，根據(jù)U=

P

I

求出電源的電壓；當(dāng)滑片P滑到最右端時，電動機(jī)與滑動變阻器的最大阻值串聯(lián)，根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出電動機(jī)兩端的電壓，根據(jù)P=UI求出此時電功率的電功率；
②根據(jù)表格和要求選擇三輪車的材料，根據(jù)m=ρV求出車架的質(zhì)量；
（5）“綠色消費(fèi)，你行動了嗎？”這一主題旨在強(qiáng)調(diào)綠色消費(fèi)，節(jié)約資源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，據(jù)此進(jìn)行回答．

解答：解：（1）利用太陽能有哪些好處：無污染、環(huán)保、可再生（或取之不盡、用之不竭）；
故答案為：無污染、環(huán)保、可再生（或取之不盡、用之不竭）．
（2）太陽能電池板是由晶體態(tài)硅制成的，硅屬于半導(dǎo)體；
故選C．
（3）太陽能熱水器中的水一天吸收的熱量：
Q=3×10⁶J×2.1×8×50%=2.52×10⁷J，
水溫度的變化量：
△t=

Q

cm

=

2.52×107J

4.2×103J/(kg?℃)×150kg

=40℃；
水加熱的末溫：
t₂=t₁+△t=20℃+40℃=60℃．
答：水的末溫為60℃．
（4）①由題意可知：當(dāng)滑片P滑到最左端時，
電動機(jī)兩端的電壓等于太陽能電池的電壓，即：U_總=

P

I

=

1000W

5A

=200V，
當(dāng)滑片P滑到最右端時，
滑動變阻器兩端的電壓U₁=IR=1A×50Ω=50V，
此時，電動機(jī)兩端的電壓U=U_總-U₁=200V-50V=150V，
電動機(jī)的功率：P_電機(jī)=IU=1A×150V=150W；
答：這時電動機(jī)的電功率為150W．
②制造強(qiáng)度高并且輕便的三輪車時，由表格可知應(yīng)選碳纖維材料；
車架的質(zhì)量：
m=ρV=1.6×10³kg/m³×5×10^-3m³=8kg．
答：應(yīng)選碳纖維材料，車架的質(zhì)量是8kg．
（5）為了節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)方面，我們可以節(jié)約用水；節(jié)約用電（如：購買節(jié)能燈、購買符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的家電）；不使用一次性塑料袋；盡量騎自行車、步行、乘公交車出行；盡量購買小排量汽車等等．

點(diǎn)評：本題考查了質(zhì)量的計算、熱量的計算、歐姆定律的應(yīng)用和電功率的計算，還涉及到了太陽能的優(yōu)點(diǎn)、材料的分類和環(huán)境保護(hù)等，知識點(diǎn)較多，綜合性強(qiáng)，難度較大．