Question

在某市青少年校外活动营地“东方绿舟”内有一个绿色能源区，同学们可以在这里做太阳能和风能的研究性实验.某同学为了测定夏季的中午单位面积上单位时间内获得的太阳能,制作了一个太阳能集热装置,实验器材有:(a)内壁涂黑的泡沫塑料箱一个,底面积为1 m²;(b)盛水塑料袋一个;(c)温度计一支;(d)玻璃板一块(约1 m²).如图1所示.?

图1

(1)有一块斜坡草地,太阳光垂直照射到草地表面,请将上述实验器材按实验设计要求画在图2中.?

图2

(2)已知水的比热容为c,被水吸收的热量Q与水的质量m、水温升高量Δt间的关系是Q=cmΔt,则为了测定中午单位面积上单位时间内获得的太阳能,除了需要测量m、Δt外,还应测量的物理量是_______.

(3)本实验会有一定误差,试写出一条产生误差的主要原因:_________________.?

Answer 1

解析：(1)要测定夏季的中午单位面积上单位时间内获得的太阳能,需制作一个太阳能集热装置.具体做法:先将盛水的塑料袋和温度计放入内壁涂黑的泡沫塑料箱内,然后再将玻璃板盖在泡沫塑料箱上.做成后的装置如图3所示.?

图3

其中泡沫塑料是热的不良导体,可减少吸收来的热量外传;泡沫塑料箱内壁涂黑是为了增强对太阳光的有效吸收;玻璃板盖在泡沫塑料箱上是有效防止因对流而使热量外传;温度计是为了测定水的温度.?

(2)因被水吸收的热量Q是一段时间内照射到底面面积为1 m²的泡沫塑料箱内(即单位面积)的太阳能,而要测定的是单位时间内单位面积上获得的太阳能,所以若设单位面积上单位时间内获得的太阳能为E₀,则可知E₀=Q/t,即除了需要测量m、Δt外,还应测量的物理量是温度升高所用的时间t.?

(3)本实验过程中会有一定误差,其中主要原因是照射到泡沫塑料箱上的太阳能没有全部被水吸收,这会使测量结果小于实际值.?