【单元练】深圳西丽第二中学九年级物理第二十二章【能源与可持续发展】(培优练)

一、选择题
1．“美丽中国，我是行动者”。

下列方式可能造成空气污染的是（）
A．风车发电B．焚烧秸秆C．洒水增湿D．温室育苗B
解析：B
A．风车发电将风的机械能转化为电能，不会造成空气污染，故A不符合题意；
B．焚烧秸秆会产生大量的空气污染物，会污染空气，故B符合题意；
C．洒水增湿能够除尘，防治空气污染，故C不符合题意；
D．温室育苗只是提高温室内的气温，不会造成空气污染，故D不符合题意。

故选B。

2．关于能源和信息的说法，正确的是（）
A．电话的听筒是把声音信息转换成电流信息
B．北斗卫星导航系统是利用电磁波导航的
C．煤、石油、天然气都是可再生能源
D．目前人类已建立核电站，是利用核聚变发电B
解析：B
A．固定电话的听筒把变化的电流变成声音，故A错误；
B．北斗卫星导航系统是利用电磁波进行定位和导航，故B正确；
C．煤、石油、天然气不能在短期内从自然界得到补充，都属于不可再生能源，故C错误；
D．目前已建成的核电站的能量来自于重核的裂变，而不是核聚变，故D错误。

故选B。

3．能源是人们生活和社会发展的基石，信息和材料是社会发展的保障。

下列有关能源、信息和材料的说法正确的是（）
A．核电站是利用核聚变来发电的
B．我国自主建立的北斗卫星定位系统，主要是用超声波来传递信息的
C．光纤通信是光在光导纤维中多次发生折射来传递信息的
D．煤、石油和天然气是一次能源，也是不可再生能源D
解析：D
A．核电站是利用铀核裂变发生链式反应释放出大量的核能来发电的，是可控链式反应，故A错误；
B．北斗卫星定位系统是利用电磁波来传递信息的，故B错误；
C．光纤通信是利用激光从光纤的一端射入，在内壁上多次反射后在另一端射出来，然后在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息，故C错误；D．煤炭、石油、天然气可以直接从自然界获得，属于一次能源，且消耗后不能在短期内从从自然界得到补充，是不可再生能源，故D正确。

故选D。

4．关于信息、能源和材料，下列说法正确的是（）
A．无线电广播、卫星电视、移动电话都是靠电磁波传递信息的
B．在倡导“节能环保”“低碳生活”的今天，人类特别重视化石能源的利用
C．光纤通信利用电信号传递信息
D．干电池和DVD光碟都应用了磁性材料A
解析：A
A．电磁波可以传递信息，无线电广播、卫星电视、移动电话都是靠电磁波传递信息的，故A正确；
B．在倡导“节能环保”、“低碳生活”的今天，注重新能源、理想能源的使用。

故B错误；
C．光纤通信是利用激光从光导纤维的一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出，这样就把它携带的信息传到远方。

故C错误；
D．干电池是将化学能转化为电能的装置，没有利用磁性材料，DVD光碟是近代发展起来不同于磁性载体的光学存储介质，没有应用磁性材料，故D错误。

故选A。

5．下列有关材料、能源、信息的说法正确的是（）
A．天然气属于不可再生能源
B．手机充电过程中将化学能转化为电能
C．手机通话是利用超声波传送
D．超导体材料可制成二极管、三极管等元件A
解析：A
【解析】
A．天然气在地球上的储量有限，利用之后无法再生，属于不可再生能源，故A正确；B．手机在充电时，是将电能转化为化学能，手机工作时，储存在电池内的化学能转化为电能，故B错误；
C．手机是利用电磁波的发射和接收来实现信息传递的，故C错误；
D．二极管、三极管是半导体材料制成的，故D错误。

故选A。

6．下列关于能量的转化和守恒的说法正确的是（）
A．人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生
B．因为能量是守恒的，所发不存在能源危机
C．高山上滚下的石块越来越快，说明动能转化为重力势能
D．酒精燃烧时，将化学能转化为内能，但内能不会自发的转化为酒精的化学能D
解析：D
A．能量是不能凭空产生的，此说法违背了能量守恒定律，故A错误；
B．能量守恒定律说明能量的总和保持不变，但有些能源在使用后不能在短时间内补充，就会出现能源危机，故B错误；
C．高山上滚下的石块越来越快，说明重力势能转化为动能，故C错误；
D．酒精燃烧时，将化学能转化为内能，但内能不会自发的转化为酒精的化学能，故D正确。

故选D。

7．“绿水青山就是金山银山”为来来中国的生态文明建设和绿色发展指明了路线，我们要从生活中的小事做起，以下行为符合节能减排要求的是
A．尽量多开启电冰箱门
B．照明时选用新型节能灯
C．电视机长期处于待机状态
D．多使用内燃机为动力的汽车B
解析：B
A．频繁开启电冰箱门，进入冰箱内的热空气增加，加重了冰箱的负荷，不利于节约电能，故A项不符合题意；
B．选用新型节能灯，灯泡发光亮度不变，但功率大大减小，相同时间消耗电能减少，有利于节约用电，故B项符合题意；
C．电视机不使用时处于待机状态，也会消耗电能，这样会浪费电能，故C项不符合题意；
D．使用内燃机作为动力的汽车，排放的废气较多，用电动汽车代替燃油车，能减少废气的排放，这样符合减排的要求，故D项不符合题意。

8．保护环境、节约能源要从我做起．下面说法中,做法正确的是
A．行车时副驶也要系安全带B．商贩私自在称盘底下粘上重物
C．在行驶过程从车窗向外抛物D．将生活垃圾、废电池一起丢弃到垃圾箱A 解析：A
A．汽车急刹车时，车身停止运动，前排乘客身体由于惯性会继续向前运动，容易造成伤害事故，故坐在副驾驶座位上的乘客也必须使用安全带．故A符合题意；
B．当秤盘上粘上一块重物，秤盘和所称物体的总质量，总重力增大，为了保持平衡，秤砣应向远离支点的方向移动，称量示数比实际要大，故B不符合题意；
C．车窗抛物破坏环境，甚至会危害他人安全，属不文明行为．故C不符合题意；
D．应该将生活垃圾和废电池分类，有利于减小废旧电池对环境的破坏和对可回收垃圾的合理利用．故D不符合题意．
9．以下是小王在生活中联想到的物理知识，其中正确的是
A．炒菜时加盐有咸味，说明分子间存在相互的作用力
B．我们不敢大口地喝热气腾腾的汤，是因为汤含有的热量较多
C．旋转按钮台灯变亮，是因为电路中的电阻变小，导致通过灯的电流变大
D．烧水时，壶盖被水蒸气顶起，是机械能转化成内能C
解析：C
【解析】
A、炒菜时加盐有咸味，说明分子不停地做无规则的运动，并不能说明分子间存在相互作用力，故A错误；
B、我们不敢大口地喝热气腾腾的汤，是因为热汤的温度高，故B错误；
C、旋转按钮台灯变亮，是因为电路中的电阻变小，导致通过灯的电流变大，实际功率变大，故C正确；
D、烧水时，壶盖被水蒸气顶起，是内能转化为机械能，故D错误。

故选：C。

10．生活中能量转化的实例很多，从能量转化的角度来看，下列描述错误的是
A．燃料燃烧主要是把化学能转化为内能
B．摩擦起电时主要将机械能转化为电能
C．手机电池充电时化学能转化为电能
D．电动机带动水泵把水升到高处是把电能转化为机械能C
解析：C
【解析】
燃料燃烧放热是把化学能转化为内能，故A正确；摩擦起电主要是将机械能转化为电能，故B正确；手机电池充电时，是将电能转化为化学能，故C错误；电动机带动水泵把水送到高处是把电能转化为机械能，故D正确，故选C。

二、填空题
11．核潜艇是利用原子核反应释放出的核能来工作的。

核潜艇中的核反应堆发生的是核____（填“裂”或“聚”变），核能属于________（填可再生或不可再生）能源。

裂不可再生
解析：裂不可再生
[1]潜艇中的核反应堆发生的是可控的核裂变。

[2]核能不可在短时间内形成，不能源源不断从自然界获得，故属于不可再生能源。

12．暑期小杰同学到海边游玩，烈日当空他会发现脚底沙子很烫，而海水却是凉凉的，这是因为海水的__________较大，海水昼夜之间会涨落很多，里面蕴含丰富能量—潮汐能，这种能源属于_______(选填“可再生能源”“不可再生能源”)。

比热容可再生能源
解析：比热容可再生能源
[1]因为水的比热容比较大，质量相同的水和沙子，当吸收的热量相同时，水的温度变化量较小，沙子的温度变化量较大，故沙子很烫，而海水却是凉凉的；
[2]像太阳能、风能、水能以及动植物这类可以长期提供或可以再生的能源属于可再生能源，故潮汐能属于可再生能源。

13．核能是_____（可再生能源/不可再生能源），获取核能目前主要有_____和_____两种途径。

不可再生能源核裂变核聚变
解析：不可再生能源核裂变核聚变
[1]核能在地球上的储量是有限的，是不可再生的；
[2][3]目前人类获得核能的途径有重核裂变和轻核聚变。

14．我们生活中使用的电能是______次能源.在教室里一个开关同时控制两盏灯，这两盏灯是______联的.二并
解析：二并
[1]我们生活使用的电能不能从自然界直接得到，需要通过其它能量（比如水能、风能等）转化而来，属于二次能源；
[2]教室里同一个开关同时控制的两盏灯，坏了一盏不影响另一盏，属于并联。

15．国家“西气东输”重点工程完工后，将向东部沿海地区送来清洁能源天然气，已知天然气的热值为8.4×107J/m 3，则每输送100m 3
的天然气就相当于输送了________J 的能量。

这些能量若能完全被水吸收，则可以使_____kg 的水从20℃升高到100℃。

[c 水=4.2×103J/（kg·℃）]4×10925×104【解析】
解析：4×109 2.5×104
【解析】
根据Q Vq =得，每输送100m 3的天然气就相当于输送的能量为： 3739100m 8.410J/m 8.410J Q Vq 放==⨯⨯=⨯；
这些能量若能完全被水吸收，则Q Q =吸放，根据,,,A B C D 得，加热水的质量为： ()()
9438.410J 2.510kg 4.210J/kg?10020Q m c t ⨯===⨯∆⨯⨯-吸℃℃℃。

16．塔式光热发电系统
1982年4月，美国在加州南部巴斯托附近的沙漠地区建成一座称为“太阳1号”的塔式太阳能热发电系统．该系统的反射镜阵列，由1818面反射镜环包括接收器高达85.5米的高塔排列组成．1992年装置经过改装，用于示范熔盐接收器和蓄热装置．以后，又开始建设“太阳2号”系统，并于1996年并网发电．今年，以色列Weizmanm 科学研究院正在对此系统进行改进．据悉仍在研究实验中．
北京西北75公里，延庆县八达岭长城脚下．站在长城上向南远眺，一个白色柱状的“大家伙”耸立在蓝天之下；一侧，上百片硕大的玻璃面板，把太阳光反射到它上面．这个不久前建成的大家伙就是我国、也是亚洲首个太阳能热发电站的吸热塔．
塔式太阳能热发电系统它是在空旷的地面上建立一高大的中央吸收塔，塔顶上安装固定一个吸收器，塔的周围安装一定数量的定日镜，通过定日镜将太阳光聚集到塔顶的接收器的腔体内产生高温，再将通过吸收器的工质加热并产生高温蒸汽，推动汽轮机进行发电．即塔式太阳能热发电系统是利用众多的平面反射阵列，将太阳能辐射反射到置于高塔顶部的太阳接受器上，加热工质产生过热蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电塔式太阳能光热发电是将光能转变为内能，然后再通过传统的热力循环做工发电．塔式太阳能光热发电系统主要由镜场及定日系统、吸热及热传输系统、储热系统、常规岛发电系统组成．镜场及定日系统实现对太阳的跟踪，将太阳光准确反射到吸热器上．位于塔上的集热器将镜面反射的高热流密度辐射能转换为工作流体的内能．
（1）当太阳光照射到定日镜上时会发生光的_____现象．
（2）塔式光热发电系统主要是把_____能转化为_____能．
（3）塔式太阳能光热发电系统主要由_____系统、_____系统、储热系统、_____系统组成．反射太阳电镜场及定日吸热及热传输常规岛发电
解析：反射太阳电镜场及定日吸热及热传输常规岛发电
(1).由短文中“将式太阳能-------反射阵列---------辐射反射到”可知，“定日镜”属于面镜，当太阳光照射到定日镜上时会发生光的反射现象；
(2).由题干可知，集热器通过收集太阳能，将塔内的传热介质加热为高温高压蒸汽时太阳能转化为内能，再由蒸汽推动汽轮机可知蒸汽的内能转化为机械能，最后根据汽轮机带动发电机发电可知机械能转化为电能，所以太阳能热塔式发电过程中能量的转化过程为太阳能→内能→机械能→电能；
(3).塔式太阳能光热发电系统主要由镜场及定日系统、吸热及热传输系统、储热系统、常规岛发电系统组成．
17．“共享单车”绿色环保，它具GPS定位功能，方便人们用手机寻找到附近车辆，它的前底板是一个太阳能电池板，为GPS功能供电．太阳能电池板工作时，把太阳能转化为
_____能．GPS卫星定位工作是靠_____来传递信号的．太阳能是一种_____（选填“可再生”或“不可再生”）能源．电电磁波可再生【分析】太阳能电池板工作时消耗太阳能产生电能；电磁波可以传递信息；能够从自然界源源不断获得或可重复利用的能源是可再生能源不能够从自然界源源不断获得或不可重复利用的能源是不可再生能源
解析：电电磁波可再生
【分析】
太阳能电池板工作时，消耗太阳能，产生电能；电磁波可以传递信息；
能够从自然界源源不断获得或可重复利用的能源是可再生能源，不能够从自然界源源不断获得或不可重复利用的能源是不可再生能源．
太阳能电池板在工作时把太阳能转化为电能；GPS工作是靠电磁波来实现定位的；太阳能能从自然界源源不断地获得，它们属于可再生能源．
18．科学家发现原子核是可以改变的，在原子核变化的过程中伴随有巨大的能量释放．到目前为止，人类获得核能的途径有聚变和_____两种方式．从能量转化的角度看，现在的核电站就是利用核_____释放的核能来发电的．裂变裂变
解析：裂变裂变
(1)在原子核变化的过程中伴随有巨大的能量释放．核能是指重核裂变或轻核发生聚变时释放出的能量；人类获得核能的途径有聚变和裂变两种方式．(2)核电站是利用原子核发生裂变时释放能量来发电的．
【点睛】
（1）核能是指重核裂变或轻核发生聚变时释放出的能量；（2）根据核能发电的原理可知，利用原子核的裂变产生的能量．
19．如图是神舟十一号飞船搭乘长征二号FY11运载火箭发射升空时的壮观情景。

火箭喷气发动机，自带燃料和氧化剂，所带的燃料的热值很_____（填“大”或“小”），燃烧时将燃料的_____能转化为燃气的_____能，再转化成火箭和飞船的_____能，自带氧化剂是因为大
气层外_____。

大化学内机械是真空【解析】运载火箭采用燃料热值很
大燃烧时可以释放出更多的热量；火箭升空时的能量转化：燃料的化学能先转化为内能然后燃气对火箭做功又将内能转化为火箭的机械能自带氧化剂是因为大气层外是真空
解析： 大 化学 内 机械 是真空
【解析】运载火箭采用燃料热值很大，燃烧时可以释放出更多的热量；火箭升空时的能量转化：燃料的化学能先转化为内能，然后燃气对火箭做功，又将内能转化为火箭的机械能。

自带氧化剂是因为大气层外是真空。

点睛：（1）热值是燃料一种特性，热值越大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时，放出的热量越多，在选择火箭燃料时要选择热值较大的燃料；（2）发射火箭时，燃料燃烧将化学能转化为内能，又将内能转化为火箭的机械能。

20．一杯酒精倒去一半，剩下酒精的比热容将______，热值将______（“变大、变小、不变”）。

不变不变【解析】解答：一杯酒精倒出一半质量变了但是比热容和热值都是燃料的一种特性所以剩下酒精的比热容和热值均不变点睛：比热容和热值都是物质的特性与质量的多少无关热值是燃料的一种特性和燃料的质量大小无 解析： 不变 不变
【解析】解答：一杯酒精倒出一半，质量变了，但是比热容和热值都是燃料的一种特性，所以剩下酒精的比热容和热值均不变。

点睛：比热容和热值都是物质的特性，与质量的多少无关，热值是燃料的一种特性，和燃料的质量大小无关，故酒精燃烧掉一半，剩下酒精的比热容将不变、热值也不变．
三、解答题
21．某中学为学生供应开水，用锅炉将100 kg 的水从25℃加热到100℃，燃烧了3 kg 的无烟煤。

（无烟煤的热值3.4×107J/kg ）
求：(1) 锅炉内的水吸收的热量是多少_____?
(2) 此锅炉的效率是多少______？（保留一位小数）
解析：15×107
J 30.9%
【解析】（1）水吸收的热量为： 370 4.210/?10010025 3.1510Q cm t t J kg kg J =-=⨯⨯⨯-=⨯吸（）（℃）（℃℃）；
（2）3kg 无烟煤完全燃烧
放出的热量为783 3.410/ 1.0210Q m q kg J kg J
==⨯⨯=⨯无烟煤放；锅炉的效率为： 783.1510100%30.9%1.0210Q J Q J
η⨯==⨯≈⨯吸放 故答案为： (1). 3.15×107J (2). 30.9%
【点睛】本题综合考查了热量的计算以及热机的效率，对公式的把握和运用是关键，只要读好题，总体来说本题难度不大．在利用公式时，要注意每个字母表示的物理量及其单位。

22．55．某同学用煤炉烧水．完全燃烧1kg 的无烟煤，问：
①能放出多少热量？
②若煤炉的效率为15%，所烧的煤能将多少质量20摄氏度的冷水烧开？
（无烟煤的热值为3.4×107J/kg ； 水的比热容为4.2×103J/kg•℃）
解析：①无烟煤能放出3.4×107J 热量；
②若煤炉的效率为15%，所烧的煤能将15.2质量20摄氏度的冷水烧开．
【解析】试题分析：（1）完全燃烧无烟煤所放出的热量可根据公式Q 放=mq 求得； （2）利用效率公式计算出水吸引的热量；根据热量计算公式进行变形得m=
计算．
解：（1）完全燃烧无烟煤完全燃烧放出的热量：
Q 放=mq=1kg×3.4×107J/kg=3.4×107J ；
（2）由η=得水吸收的热量： Q 吸=ηQ 放=3.4×107J/kg×15%=5.1×106J ；
20℃水煮沸温度变化量：
△t=100℃﹣20℃=80℃；
由Q 吸=cm △t 得水的质量：
m 水==≈15.2kg ；
答：①无烟煤能放出3.4×107J 热量；
②若煤炉的效率为15%，所烧的煤能将15.2质量20摄氏度的冷水烧开．
【点评】本题考查热量的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，解题过程中要注意单位的换算．
23．质量为 5 kg 、温度为0℃的酒精，加热到46℃时，吸收了多少热量？如果热率效是21%，需要燃烧多少煤油？（煤油的热值为4.6×107J/kg ，酒精的比热容为2.4×103J/（kg•℃））
解析：（1）5.52×105J （2）0.06kg
【解析】
（1）酒精吸收的热量：
Q 吸＝c 酒精m 酒精△t ＝2.4×103J/（kg •℃）×5kg ×（46℃﹣0℃）＝5.52×105J ；
（2）由题知，η＝Q Q 吸放
＝21%， 则煤油完全燃烧释放的热量：
Q 放＝21%Q 吸＝55.5210J 21%
≈2.63×106J ，
由Q放＝mq可得所需煤油的质量：
m煤油＝Q
q
放=
6
7
2.6310J
4.610J/kg
⨯
⨯
≈0.06kg。

24．93．三峡水电站有“照亮半个中国”的美誉，它的年平均发电量约为8.5×1010kW•h，相当于一座年消耗5×1010kg标准煤的火力发电站的发电量．
（1）标准煤的热值为2.9×107J/kg，完全燃烧5×1010kg标准煤能放出多少热量；
（2）根据本题中的数据，计算火力发电的效率．
解析：（1）完全燃烧5×1010kg标准煤能放出1.45×1018J热量；
（2）火力发电的效率为21.1%
【解析】试题分析：
（1）完全燃烧5×1010kg标准煤能放出热量：Q放=qm=2.9×107J/kg×5×1010kg=1.45×1018J；（2）由题知，E=8.5×1010kW•h=8.5×1010×3.6×106J=3.06×1017J，
Q放=1.45×1018J，
火力发电的效率：η=×100%=×100%≈21.1%；
25．为了倡导低碳生活，太阳能热水器被广泛应用于现代生活.小明家的太阳能热水器吸热板面积S=3m2，水箱内装质量m=100kg的水.小明观察发现:这些水在t=10h时间内温度由20℃升高到80℃，查阅资料获知:当天当地的太阳辐射平均功率P0=1.68x106J/(m2·h)(太阳辐射功率是指1h内投射到1m2面积上的太阳能)，c水=4.2 x 103J/( kg·℃).求:
(1)水箱内所装的水吸收的热量Q1;
(2)吸热板吸收到的太阳辐射能量Q2;
(3)该太阳能热水器的能量转化效率η.
解析：（1）2.52×107 J；（2）5.04×107 J；（3）50%
（1）根据题意知道，水箱内水的质量是：m=100kg ，在t=10h时间内温度由20℃升高到80℃，所以，水箱内所装的水吸收的热量是：
Q1 =cm（t-t0）=4.2×103 J/（kg•℃）×100kg×（80℃-20℃）=2.52×107 J.
（2）吸热板吸收到的太阳辐射能量是：
Q2= P0St= 1.68×106 J/（m2•h）×3m2 ×10h=5.04×107 J
（3）该太阳能热水器的能量转化效率是：
η=Q1/Q2×100%=2.52×107J/5.04×107J×100%=50%.
【点睛】
本题考查的是太阳能热水器中的热量计算，要求熟练的应用相关的吸热公式和效率公式等，难度不大．
26．小明家新安装了一台容积为0.5m3的太阳能热水器，加满水后，经过4h阳光的照射，水温由原来的20℃升高到了40℃．问：
（1）在这4h内水吸收了多少热量
（2）若这些热量由效率为20％的火炉燃烧焦炭来提供，则需要燃烧多少kg焦炭?[水的比热容C水＝4.2×10 3J/(kg•℃)、焦炭的热值q＝3.0×107J/kg]
解析：1×108J，7千克．
【解析】
分析：（1）知道水的体积，利用密度公式求水的质量，又知道水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q吸=cm△t求水吸收的热量；
（2）若这些热量由效率为20%的火炉燃烧焦炭来提供，即Q吸=Q放×20%，再利用Q放=mq 求需要完全燃烧多少焦炭．
解答：解：（1）太阳能热水器中的水质量：
m=ρv=1×103kg/m3×0.5m3=500kg，
水吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×500kg×（40℃-20℃）=4.2×107J；
（2）由题知，Q吸=Q放×20%=m′q×20%=4.2×107J，
需要焦炭的质量：
m′=
Q放
q×20%
=4.2×107J
3×107J/m3×20%
=7kg．
答：（1）太阳能热水器中的水吸收了4.2×107J的热量；
（2）若这些热量由效率为20%的火炉燃烧焦炭来提供．则需要燃烧7kg焦炭．
27．太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一某品牌太阳能热水器每小时平均接收4.2×106 J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温度升高到40℃.则:
（1）热水器中的水吸收的热量Q.[水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃)]
（2）热水器5小时内接收到的太阳能E
（3）热水器的效率η.
解析：（1）8.4×106J；（2）2.1×107J；（3）40%．
（1）热水器中的水吸收的热量：Q=cm（t-t0）=4．2×103J/（kg•℃）×100kg×（40℃-20℃）=8．4×106J；（2）热水器5小时内接收到的太阳能：E=4．2×106J/h×5h=2．1×107J；（3）热水器的效率：η=Q/E×100%=8．4×106J/2．1×107J×100%=40%；
28．目前使用的太阳能热水器常是光、电两用的，晴天日辐射加热，阴天电加热，冬日合肥地区晴天时垂直阳光表面接受到的太阳热辐射平均为4.32×106J/(m2·h),仅有一台太阳能热水器，可将接收到的热辐射50％用来升高水温，若该热水器接受阳光垂直照射的有效面积始终是2.0m3,水容量160L（c水=4.2×103J/(kg·℃),ρ水=1.0×103kg/m3）求：
（1）当晴天太阳直射7h后，水箱内装满水的太阳能热水器水温可升高多少℃？
（2）当阴天启用功率为2000W的电加热装置想达到同样的水温，若电加热装置产生的热量完全被水吸收，需通电加热多长时间？
解析：（1）45℃；（2）4.2h
【分析】
（1）根据太阳热辐射的含义以及接受面积和照射时间求出太阳能热水器接收的太阳辐射能，然后根据Q吸=Qη求出水吸收的热量，利用密度公式求出水的质量，最后根据Q吸
=cm△t求出水箱内水升高的温度；
（2）电加热装置产生的热量完全被水吸收，根据Q=W=Pt得到需要加热的时间．
（1）太阳能热水器接收的太阳辐射能为：Q=4.32×106J/(m2·h)×2.0m2×7h=6.048×107J，
水吸收的热量为：Q吸=Qη=6.048×107J×50%=3.024×107J，
水的体积V 水=160L=160dm 3=0.16m 3，
水的质量：m 水=ρ水V 水=1.0×103kg/m 3×0.16m 3=160kg ，
由Q 吸=cm △t 得，水箱内水升高的温度：
()733.02410=454.210/?160Q J t c m J kg kg
⨯∆==⨯⨯吸水水℃℃； （2）若电加热装置产生的热量完全被水吸收，电加热装置消耗的电能W=Q=3.024×107J ，需要通电的时间：73.024******* 4.22000W J t s h P W ⨯====．。