Question

太陽能熱水器已被城鄉(xiāng)居民廣泛應(yīng)用．小明他們發(fā)現(xiàn)熱水器集熱管內(nèi)壁是黑色的，反光板有平的，也有凹形的，他們對此很感興趣，并就此展開討論，他們認(rèn)為：太陽能熱水器是將太陽能轉(zhuǎn)化為

內(nèi)

能的裝置．凹形反光板可以便射到反光板上的太陽光

匯集

于集熱管上，再通過

熱傳遞

將熱傳給水，從而使水溫升高且

優(yōu)

（優(yōu)/劣）于平面反光板．為了驗(yàn)證黑色表面物體吸收太陽能的本領(lǐng)有別于其它顏色的物體，他們設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：在黑色塑料袋和白色塑料袋內(nèi)裝入相同質(zhì)量的水，插入溫度計(jì)后系好，放在太陽光下曝曬，每隔相同的時間讀出溫度計(jì)的示數(shù)，數(shù)據(jù)記錄如下：

塑料袋	水的質(zhì)量m/kg	溫度t0/℃	溫度t1/℃	溫度t2/℃	溫度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）他們在實(shí)驗(yàn)的過程中采用的科學(xué)研究方法是

控制變量法

．
（2）通過實(shí)驗(yàn)他們發(fā)現(xiàn)黑色表面的物體比其它顏色表面的物體吸收太陽能的本領(lǐng)

強(qiáng)

（選填“強(qiáng)”或“弱”）．
（3）若一太陽能熱水器裝水100kg，集熱管接收太陽能的有效接收面積約為2.0m²，每小時lm²接收面上有效接收太陽能約為2.1×10⁶J，則該熱水器每小時水溫升高

10

℃．

Answer 1

分析：太陽能熱水器是利用太陽能來給物體加熱的，將太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；
凹面鏡對光線有會聚作用；
改變物體內(nèi)能的方式有兩種：做功和熱傳遞；做功改變物體內(nèi)能的實(shí)質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)化，熱傳遞改變物體內(nèi)能的實(shí)質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)移；
（1）控制變量法指的是當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果受到多個因素影響時，為了研究其中某一個因素的變化對結(jié)果有何影響，就必須控制其他幾個因素保持不變的方法．
（2）在同樣的條件下，黑色容器內(nèi)水的溫度升高的快，水吸收的熱量多，說明黑顏色物體的吸熱能力強(qiáng)；
（3）先利用已知條件計(jì)算出熱水器中水吸收的熱量，再根據(jù)吸熱公式計(jì)算水升高的溫度．

解答：解：太陽能熱水器是將太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置．凹形反光板相當(dāng)于凹面鏡，而凹面鏡對光線有會聚作用，平面鏡只能反射光，不能使光會聚，因此凹形反光板可以便射到反光板上的太陽光匯集于集熱管上，再通過熱傳遞將熱傳給水，而從而使水溫升高且優(yōu)于平面反光板．
（1）本實(shí)驗(yàn)探究黑、白顏色物體的吸熱能力，實(shí)驗(yàn)時讓讓水的質(zhì)量、容器、水的初溫相同，故采用了控制變量法；
（2）根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，在同樣的條件下，黑色容器內(nèi)水的溫度升高的快，水吸收的熱量多，說明黑顏色物體的吸熱能力強(qiáng)；
（3）水吸收的熱量：
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℃．
故答案為：內(nèi)；匯集；熱傳遞；水；（1）控制變量法；（2）強(qiáng)；（3）10．

點(diǎn)評：本題考查了能量轉(zhuǎn)化、凹面鏡的應(yīng)用、吸熱本領(lǐng)的大小以及吸熱公式，還涉及控制變量法和搜集信息的能力，屬于難題．