Question

（2013?惠州二模）人类对能源的需求越来越大，世界能源危机日益突出．如何充分
利用和开发新能源，实现低碳减排，已成为世界各国共同关注的问题．6月5日是世界环境日，我国一直主张“低碳减排，绿色生活”．目前，我国在开发、利用太阳能方面发展最快、最具潜力．
（1）你认为利用太阳能有哪些好处？

无污染、环保、可再生

．
（2）太阳能路灯已成为许多城镇、乡村的一道靓丽的风景线（如图1 所示）．太阳能路灯的太阳能电池板一般是由晶体态硅制成的，它能直接把太阳能转化成电能，其主要材料是

C

A．磁性材料    B．纳米材料    C．半导体     D．超导体
（3）太阳能热水器是采用光转化为热的方式利用太阳能的．我国太阳能热水器已走进了千家万户．小明家的太阳能热水器的采光面积是2.1m²．若我市向阳的地方每平方米的面积1h得到的太阳辐射能平均为3×10⁶J，每天接收太阳能的时间以8h计算，热水器能把接收到的太阳能的50%转化成水的内能，则正常情况下，该热水器一天能把150kg、初温为20℃的水加热到

60

℃
（4）为了进一步利用太阳能，人们正在研发太阳能电动车．图2是人们研制的太阳能电动三轮车，车子顶部的太阳能电池板将

光

能转化为

电

能储存在太阳能电池中，电池再给三轮车的电动机供电．制造太阳能电动三轮车车架有各种不同的新材料，部分材料的技术指标如下表所示：

材料 技术指标	锰钢	铝合金	钛合金	碳纤维
性能（强度）	强	较弱	较强	强
密度（kg?m-3）	7.9×103	3.0×103	4.5×103	1.6×103

若让你设计制造强度高并且轻便的三轮车，你选择表中的

碳纤维

材料，若车架的体积约为5×10^-3m³，车架的质量是

8

kg．

Answer 1

分析：（1）太阳能热水器利用太阳能，不仅节省了能源，而且比较环保．
（2）根据材料的分类：导体、半导体、绝缘体和太阳能电池板的材料进行解答；
（3）由题干提供条件可以求8h水吸收的热量，再利用吸热公式求出水温度的变化值，进一步求出水加热后的末温；
（4）车子顶部的太阳能电池板将光能转化为电能储存在太阳能电池中，电池再给三轮车的电动机供电；
根据表格和要求选择三轮车的材料，根据m=ρV求出车架的质量．

解答：解：（1）利用太阳能有哪些好处：无污染、环保、可再生（或取之不尽、用之不竭）；
（2）太阳能电池板是由晶体态硅制成的，硅属于半导体；
（3）太阳能热水器中的水一天吸收的热量：
Q=3×10⁶J×2.1×8×50%=2.52×10⁷J，
水温度的变化量：
△t=

Q

cm

=

2.52×107J

4.2×103J/(kg?℃)×150kg

=40℃；
水加热的末温：
t₂=t₁+△t=20℃+40℃=60℃．
（4）车子顶部的太阳能电池板将太阳能转化为电能．
制造强度高并且轻便的三轮车时，由表格可知应选碳纤维材料；
车架的质量：
m=ρV=1.6×10³kg/m³×5×10^-3m³=8kg．
故答案为：（1）无污染、环保、可再生；（2）C；（3）60；（4）光；电；碳纤维；8．

点评：本题考查了质量的计算、热量的计算、欧姆定律的应用和电功率的计算，还涉及到了太阳能的优点、材料的分类和环境保护等，知识点较多，综合性强，难度较大．