Question

17．生活电器的使用，给我们带来了许多便利，小华观察了身边的一些电器：
（1）如图所示为路边的风光互补路灯．风能属于可（选填“可”或“不可”）再生能源；太阳能电池板能将太阳能转化为电能．
（2）电热毯里的电阻丝断了，爸爸将两个断头接上继续使用，使用过程中发现接头处的电热毯被烧焦了，因为接头处的电阻较大．
（3）标有“220V  2000W”的电热水器容量50L，当电热水器装满水时，水温升高1℃吸收的热量是2.1×10⁵J；这与完全燃烧5×10^-3m³的燃气放出的热量相当．若电热水器的效率为87.5%，装满水的电热水器正常工作时水温升高1℃需加热的时间是2min．[水的比热容为4.2×l0³J/（kg•℃），燃气的热值约为4.2×10⁷J/m³]．

Answer 1

分析 （1）在自然界短时间就能得到补充的是可再生能源，常见的可再生能源有：风能、太阳能、水能等；太阳能电池板就可以将太阳能转化为电能；
（2）理解接头处被烧焦的原因是温度过高造成的，而温度过高是因为热量多；
（3）知道电热水器的容量，即装满水的体积，利用密度公式求水的质量；又知道水的温度变化和水的比热容，根据吸热公式求水吸收的热量；
根据效率公式求出消耗的电能，电热水器正常工作时的电功率等于其额定功率，利用t=$\frac{W}{P}$求出给水加热的时间．

解答 解：
（1）风能是一种新型的可再生能源，越来越被广泛利用，太阳能电池板可以将太阳能转化为电能；
（2）将电阻丝的两个断头接上后，接头处是两根导线相切，由于接触的部位很少，很细，电阻就较大．根据焦耳定律公式Q=I²Rt知，在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多，温度越高，因此接头处烧焦就是因为电阻过大造成的．
（3）电热水器装满水时水的体积：V=5L=50×10^-3m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的质量：m=ρV=1.0×10³kg/m³×50×10^-3m³=50kg，
水吸收的热量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×50kg×1℃=2.1×10⁵J；
因为放出的热量全部被水吸收，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=$\frac{{Q}_{吸}}{{W}_{电}}$得消耗的电能：
W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{2.1×1{0}^{5}J}{87.5%}$=2.4×10⁵J，
因为电热水器正常工作，所以P=P_额=2000W，
根据P=$\frac{W}{t}$可得，给水加热的时间：
t=$\frac{{W}_{电}}{P}$=$\frac{2.4×1{0}^{5}J}{2000W}$=120s=2min
故答案为：（1）可；电；（2）大；（3）2.1×10⁵；5×10^-3m³；2．．

点评 本题主要考查学生对再生能源，太阳能电池板上的能量转化，考查电热毯接头处被烧焦的原因，就是因为电阻过大造成的．会根据焦耳定律的计算公式进行分析解决问题，还考查了密度公式、吸热公式、效率公式、与生活相连，使学生觉得学了物理有用，计算时注意单位的统一．