Question

太阳能热水器已被城乡居民广泛应用．小明他们发现热水器集热管内壁是黑色的，反光板有平的，也有凹形的，他们对此很感兴趣，并就此展开讨论，他们认为：太阳能热水器是将太阳能转化为

内

能的装置．凹形反光板可以便射到反光板上的太阳光

汇集

于集热管上，再通过

热传递

将热传给水，从而使水温升高且

优

（优/劣）于平面反光板．为了验证黑色表面物体吸收太阳能的本领有别于其它颜色的物体，他们设计了如下实验：在黑色塑料袋和白色塑料袋内装入相同质量的水，插入温度计后系好，放在太阳光下曝晒，每隔相同的时间读出温度计的示数，数据记录如下：

塑料袋	水的质量m/kg	温度t0/℃	温度t1/℃	温度t2/℃	温度t3/℃
黑色	1.0	15.0	22.3	27.8	31.5
白色	1.0	15.0	16.5	17.8	19

（1）他们在实验的过程中采用的科学研究方法是

控制变量法

．
（2）通过实验他们发现黑色表面的物体比其它颜色表面的物体吸收太阳能的本领

强

（选填“强”或“弱”）．
（3）若一太阳能热水器装水100kg，集热管接收太阳能的有效接收面积约为2.0m²，每小时lm²接收面上有效接收太阳能约为2.1×10⁶J，则该热水器每小时水温升高

10

℃．

Answer 1

分析：太阳能热水器是利用太阳能来给物体加热的，将太阳能转化为内能；
凹面镜对光线有会聚作用；
改变物体内能的方式有两种：做功和热传递；做功改变物体内能的实质是能量的转化，热传递改变物体内能的实质是能量的转移；
（1）控制变量法指的是当实验结果受到多个因素影响时，为了研究其中某一个因素的变化对结果有何影响，就必须控制其他几个因素保持不变的方法．
（2）在同样的条件下，黑色容器内水的温度升高的快，水吸收的热量多，说明黑颜色物体的吸热能力强；
（3）先利用已知条件计算出热水器中水吸收的热量，再根据吸热公式计算水升高的温度．

解答：解：太阳能热水器是将太阳能转化为内能的装置．凹形反光板相当于凹面镜，而凹面镜对光线有会聚作用，平面镜只能反射光，不能使光会聚，因此凹形反光板可以便射到反光板上的太阳光汇集于集热管上，再通过热传递将热传给水，而从而使水温升高且优于平面反光板．
（1）本实验探究黑、白颜色物体的吸热能力，实验时让让水的质量、容器、水的初温相同，故采用了控制变量法；
（2）根据表格数据可知，在同样的条件下，黑色容器内水的温度升高的快，水吸收的热量多，说明黑颜色物体的吸热能力强；
（3）水吸收的热量：
Q_吸=2.1×10⁶J/m²×2m²=4.2×10⁶J，
∵Q_吸=cm△t，
∴△t=

Q吸

cm

=

4.2×106J

4.2×103J/(kg?℃)×100kg

=10℃．
故答案为：内；汇集；热传递；水；（1）控制变量法；（2）强；（3）10．

点评：本题考查了能量转化、凹面镜的应用、吸热本领的大小以及吸热公式，还涉及控制变量法和搜集信息的能力，属于难题．