Question

17．生活電器的使用，給我們帶來了許多便利，小華觀察了身邊的一些電器：
（1）如圖所示為路邊的風光互補路燈．風能屬于可（選填“可”或“不可”）再生能源；太陽能電池板能將太陽能轉化為電能．
（2）電熱毯里的電阻絲斷了，爸爸將兩個斷頭接上繼續使用，使用過程中發現接頭處的電熱毯被燒焦了，因為接頭處的電阻較大．
（3）標有“220V  2000W”的電熱水器容量50L，當電熱水器裝滿水時，水溫升高1℃吸收的熱量是2.1×10⁵J；這與完全燃燒5×10^-3m³的燃氣放出的熱量相當．若電熱水器的效率為87.5%，裝滿水的電熱水器正常工作時水溫升高1℃需加熱的時間是2min．[水的比熱容為4.2×l0³J/（kg•℃），燃氣的熱值約為4.2×10⁷J/m³]．

Answer 1

分析 （1）在自然界短時間就能得到補充的是可再生能源，常見的可再生能源有：風能、太陽能、水能等；太陽能電池板就可以將太陽能轉化為電能；
（2）理解接頭處被燒焦的原因是溫度過高造成的，而溫度過高是因為熱量多；
（3）知道電熱水器的容量，即裝滿水的體積，利用密度公式求水的質量；又知道水的溫度變化和水的比熱容，根據吸熱公式求水吸收的熱量；
根據效率公式求出消耗的電能，電熱水器正常工作時的電功率等于其額定功率，利用t=$\frac{W}{P}$求出給水加熱的時間．

解答 解：
（1）風能是一種新型的可再生能源，越來越被廣泛利用，太陽能電池板可以將太陽能轉化為電能；
（2）將電阻絲的兩個斷頭接上后，接頭處是兩根導線相切，由于接觸的部位很少，很細，電阻就較大．根據焦耳定律公式Q=I²Rt知，在電流、通電時間相同的情況下，電阻越大，產生的熱量越多，溫度越高，因此接頭處燒焦就是因為電阻過大造成的．
（3）電熱水器裝滿水時水的體積：V=5L=50×10^-3m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的質量：m=ρV=1.0×10³kg/m³×50×10^-3m³=50kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×50kg×1℃=2.1×10⁵J；
因為放出的熱量全部被水吸收，故Q_放=Q_吸=2.1×10⁵J，
由公式Q_放=Vq得：
V=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{2.1×1{0}^{5}J}{4.2×1{0}^{7}J/{m}^{3}}$=5×10^-3m³
由η=$\frac{{Q}_{吸}}{{W}_{電}}$得消耗的電能：
W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{2.1×1{0}^{5}J}{87.5%}$=2.4×10⁵J，
因為電熱水器正常工作，所以P=P_額=2000W，
根據P=$\frac{W}{t}$可得，給水加熱的時間：
t=$\frac{{W}_{電}}{P}$=$\frac{2.4×1{0}^{5}J}{2000W}$=120s=2min
故答案為：（1）可；電；（2）大；（3）2.1×10⁵；5×10^-3m³；2．．

點評 本題主要考查學生對再生能源，太陽能電池板上的能量轉化，考查電熱毯接頭處被燒焦的原因，就是因為電阻過大造成的．會根據焦耳定律的計算公式進行分析解決問題，還考查了密度公式、吸熱公式、效率公式、與生活相連，使學生覺得學了物理有用，計算時注意單位的統一．