【答案】
分析：（1）知道淋浴4min需要水的体积，利用公式m=ρV求水的质量，若电流直接对流动的水加热，先求出这些水从20℃升高到50℃吸收的热量，即至少消耗的电能，求出电热水器的电功率，然后与实际生活中家庭电路中用电器的功率进行比较，得出正确的判断；
（2）由（1）可知水箱中水的质量（淋浴一次需要的水），并且求出了加热到50℃吸收的热量；根据W
电×80%=Q
吸求出电流做功，再根据W
电=UIt求加热时间；
（3）据热水吸收的热量和天然气完全燃烧释放热量的吸收率，可得出天然气释放的热量，再利用Q=qV就能计算出天然气的体积；
（4）根据（1）可知水需要吸收的热量，又知道采光面积、热水器的吸热效率，和热水器中午每分钟每平方米的面积上获得的太阳能，根据它们之间的关系列出等式计算；
（5）已知地球半径可以求得地球表面积，根据（4）中数据可以求得整个地球表面积吸收的太阳辐射，再利用效率计算出太阳放出得总能量，又已知时间，利用P=
计算．
解答：解：（1）淋浴器每min用水质量：
m
1=ρV=1×10
3kg/m
3×10
-2m
3=10kg，
4min用水质量：
m=4m
1=4×10kg=40kg，
一次淋浴需要4min，水从20℃升高到50℃需要吸收的热量：
Q
吸=cm（t-t
）=4.2×10
3J/（kg?℃）×40kg×（50℃-20℃）=5.04×10
6J，
至少消耗的电能：
W
电=5.04×10
6J，
电路提供的电功率：
P=
=
=21000W=21kW，
此时电路中的电流：
I=
=
≈95.5A，
一般家庭电路不可能达到95.5A的电流，所以电流直接对流动的水加热不适合；
（2）由（1）知道水箱中水加热到50℃吸收的热量：
Q
吸=5.04×10
6J，
由题知，W
电′×80%=Q
吸，
消耗的电能：
W
电′=
=
=6.3×10
6J，
又∵W
电′=UIt，
即：6.3×10
6J=220V×10A×t，
∴所需的时间为：t≈2860s．
（3）由（1）知道水箱中水加热到50℃吸收的热量：Q
吸=5.04×10
6J，
又Q
吸=80%Q
气放，故Q
气放=
=
=6.3×10
6J，
又Q
气放=qV，故V=
=
=0.175m
3；
（4）根据题意，热水器每m
2面积上每分钟吸收的太阳辐射为7.6×10
4J，
设需要t分钟，又水箱玻璃盖的面积s为1m
2 ，则此热水器在t分钟时段内吸收的太阳辐射为：
Q=1m
2×tmin×7.6×10
4J/（min?m
2）=t×7.6×10
4J，
又Q
吸=30%Q，故Q=
=
=1.68×10
7J，
整理后得，t=
min=221min=3.68h．
（5）地球表面积为：s=4πR
2=4×3.14×（6.4×10
6m）
2=5.144576×10
14m
2，
由（4）知，1m
2热水器在221min内吸收的太阳辐射为1.68×10
7J，
故整个地球表面积在221min内吸收的太阳辐射为Q′=5.144576×10
14×1.68×10
7J，
又太阳的辐射大约有50%的能量被大气层反射和吸收，故太阳在221min放出的总辐射能量为：W=
=
=1.73×10
22J，
太阳辐射的总功率：P=
=
=1.3×10
18W．
答：（1）热水器工作时通过的电流为95.5A，一般家庭电路不可能达到95.5A的电流，所以电流直接对流动的水加热不适合；
（2）把水加热到所需水温需2860s，耗电量为6.3×10
6J；
（3）一人淋浴的耗气量为0.175m
3；
（4）加热到合适温度需要221min；
（5）太阳辐射的总功率为1.3×10
18W．
点评：本题计算过程相当复杂，稍不注意就会出错，公式的应用和数据的计算是本题的关键所在．
一定要分析好题意再去做题．
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