Question

（2013?惠州二模）人類對能源的需求越來越大，世界能源危機日益突出．如何充分
利用和開發新能源，實現低碳減排，已成為世界各國共同關注的問題．6月5日是世界環境日，我國一直主張“低碳減排，綠色生活”．目前，我國在開發、利用太陽能方面發展最快、最具潛力．
（1）你認為利用太陽能有哪些好處？

無污染、環保、可再生

．
（2）太陽能路燈已成為許多城鎮、鄉村的一道靚麗的風景線（如圖1 所示）．太陽能路燈的太陽能電池板一般是由晶體態硅制成的，它能直接把太陽能轉化成電能，其主要材料是

C

A．磁性材料    B．納米材料    C．半導體     D．超導體
（3）太陽能熱水器是采用光轉化為熱的方式利用太陽能的．我國太陽能熱水器已走進了千家萬戶．小明家的太陽能熱水器的采光面積是2.1m²．若我市向陽的地方每平方米的面積1h得到的太陽輻射能平均為3×10⁶J，每天接收太陽能的時間以8h計算，熱水器能把接收到的太陽能的50%轉化成水的內能，則正常情況下，該熱水器一天能把150kg、初溫為20℃的水加熱到

60

℃
（4）為了進一步利用太陽能，人們正在研發太陽能電動車．圖2是人們研制的太陽能電動三輪車，車子頂部的太陽能電池板將

光

能轉化為

電

能儲存在太陽能電池中，電池再給三輪車的電動機供電．制造太陽能電動三輪車車架有各種不同的新材料，部分材料的技術指標如下表所示：

材料 技術指標	錳鋼	鋁合金	鈦合金	碳纖維
性能（強度）	強	較弱	較強	強
密度（kg?m-3）	7.9×103	3.0×103	4.5×103	1.6×103

若讓你設計制造強度高并且輕便的三輪車，你選擇表中的

碳纖維

材料，若車架的體積約為5×10^-3m³，車架的質量是

8

kg．

Answer 1

分析：（1）太陽能熱水器利用太陽能，不僅節省了能源，而且比較環保．
（2）根據材料的分類：導體、半導體、絕緣體和太陽能電池板的材料進行解答；
（3）由題干提供條件可以求8h水吸收的熱量，再利用吸熱公式求出水溫度的變化值，進一步求出水加熱后的末溫；
（4）車子頂部的太陽能電池板將光能轉化為電能儲存在太陽能電池中，電池再給三輪車的電動機供電；
根據表格和要求選擇三輪車的材料，根據m=ρV求出車架的質量．

解答：解：（1）利用太陽能有哪些好處：無污染、環保、可再生（或取之不盡、用之不竭）；
（2）太陽能電池板是由晶體態硅制成的，硅屬于半導體；
（3）太陽能熱水器中的水一天吸收的熱量：
Q=3×10⁶J×2.1×8×50%=2.52×10⁷J，
水溫度的變化量：
△t=

Q

cm

=

2.52×107J

4.2×103J/(kg?℃)×150kg

=40℃；
水加熱的末溫：
t₂=t₁+△t=20℃+40℃=60℃．
（4）車子頂部的太陽能電池板將太陽能轉化為電能．
制造強度高并且輕便的三輪車時，由表格可知應選碳纖維材料；
車架的質量：
m=ρV=1.6×10³kg/m³×5×10^-3m³=8kg．
故答案為：（1）無污染、環保、可再生；（2）C；（3）60；（4）光；電；碳纖維；8．

點評：本題考查了質量的計算、熱量的計算、歐姆定律的應用和電功率的計算，還涉及到了太陽能的優點、材料的分類和環境保護等，知識點較多，綜合性強，難度較大．