Question

（2013?惠州二模）人類對(duì)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，我國一直主張“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

．
（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(shí)間以8h計(jì)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

60

℃
（4）為了進(jìn)一步利用太陽能，人們正在研發(fā)太陽能電動(dòng)車．圖2是人們研制的太陽能電動(dòng)三輪車，車子頂部的太陽能電池板將

光

能轉(zhuǎn)化為

電

能儲(chǔ)存在太陽能電池中，電池再給三輪車的電動(dòng)機(jī)供電．制造太陽能電動(dòng)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)如下表所示：

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(jì)制造強(qiáng)度高并且輕便的三輪車，你選擇表中的

碳纖維

材料，若車架的體積約為5×10^-3m³，車架的質(zhì)量是

8

kg．

Answer 1

分析：（1）太陽能熱水器利用太陽能，不僅節(jié)省了能源，而且比較環(huán)保．
（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）車子頂部的太陽能電池板將光能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在太陽能電池中，電池再給三輪車的電動(dòng)機(jī)供電；
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．

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）；
（2）太陽能電池板是由晶體態(tài)硅制成的，硅屬于半導(dǎo)體；
（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℃．
（4）車子頂部的太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能．
制造強(qiáng)度高并且輕便的三輪車時(shí)，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．
故答案為：（1）無污染、環(huán)保、可再生；（2）C；（3）60；（4）光；電；碳纖維；8．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了質(zhì)量的計(jì)算、熱量的計(jì)算、歐姆定律的應(yīng)用和電功率的計(jì)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(shí)點(diǎn)較多，綜合性強(qiáng)，難度較大．