Question

人類對能源的需求越來越大，世界能源危機日益突出．如何充分利用和開發(fā)新能源，實現(xiàn)低碳減排，已成為世界各國共同關注的問題．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）你認為利用太陽能有哪些好處？______．
（2）太陽能路燈已成為許多城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村的一道靚麗的風景線（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化成電能，其主要材料是______?
A．磁性材料    B．納米材料    C．半導體     D．超導體

（3）太陽能熱水器是采用光轉化為熱的方式利用太陽能的．我國太陽能熱水器已走進了千家萬戶．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%轉化成水的內能，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化為電能儲存在太陽能電池中，電池再給三輪車的電動機供電．?
①小明同學設計的調節(jié)電動機轉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，調速電阻的最大阻值為50Ω．閉合開關S，當調速電阻的滑片P滑到最左端時車速最大，此時電流表示數5A，電動機電功率最大為1kW；當調速電阻的滑片P滑到最右端時車速最小，此時電流表示數為1A，求這時電動機的電功率是多少？
②制造太陽能電動三輪車車架有各種不同的新材料，部分材料的技術指標如表所示：

材料 技術指標	錳鋼	鋁合金	鈦合金	碳纖維
性能（強度）	強	較弱	較強	強
密度	7.9×103	3.0×103	4.5×103	1.6×103

若讓你設計制造強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，車架的質量是多大？??
（5）今年的世界環(huán)境日，我國的主題是：“綠色消費，你行動了嗎？”．聯(lián)系生活實際，談談你應如何做？

Answer 1

【答案】分析：（1）主要從太陽能的特點（普遍性、無污染、能源巨大等）進行回答；
（2）根據材料的分類：導體、半導體、絕緣體和太陽能電池板的材料進行解答；
（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，進一步求出水加熱后的末溫；
（4）①當滑片P滑到最左端時，電路為電動機的簡單電路，根據U=求出電源的電壓；當滑片P滑到最右端時，電動機與滑動變阻器的最大阻值串聯(lián)，根據歐姆定律求出滑動變阻器兩端的電壓，根據串聯(lián)電路的電壓特點求出電動機兩端的電壓，根據P=UI求出此時電功率的電功率；
②根據表格和要求選擇三輪車的材料，根據m=ρV求出車架的質量；
（5）“綠色消費，你行動了嗎？”這一主題旨在強調綠色消費，節(jié)約資源，保護生態(tài)環(huán)境，據此進行回答．
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===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：當滑片P滑到最左端時，
電動機兩端的電壓等于太陽能電池的電壓，即：U_總===200V，
當滑片P滑到最右端時，
滑動變阻器兩端的電壓U₁=IR=1A×50Ω=50V，
此時，電動機兩端的電壓U=U_總-U₁=200V-50V=150V，
電動機的功率：P_電機=IU=1A×150V=150W；
答：這時電動機的電功率為150W．
②制造強度高并且輕便的三輪車時，由表格可知應選碳纖維材料；
車架的質量：
m=ρV=1.6×10³kg/m³×5×10^-3m³=8kg．
答：應選碳纖維材料，車架的質量是8kg．
（5）為了節(jié)約能源和環(huán)境保護方面，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)能標準的家電）；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．
點評：本題考查了質量的計算、熱量的計算、歐姆定律的應用和電功率的計算，還涉及到了太陽能的優(yōu)點、材料的分類和環(huán)境保護等，知識點較多，綜合性強，難度較大．