Question

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，2010年我國的主題是“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？
(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 (     )

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℃的水加熱到多少℃？
(4)為了進一步利用太陽能，人們正在研發太陽能電動車。圖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。

①小明同學設計的調節電動機轉速的簡化電路圖如圖所示，若太陽能電池的電壓保持不變，調速電阻的最大阻值為50Ω。閉合開關S，當調速電阻的滑片P滑到最左端時車速最大，此時電流表示數5A，電動機電功率最大為1kW；當調速電阻的滑片P滑到最右端時車速最小，此時電流表示數為1A，求這時電動機的電功率是多少？

②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）	7.9103	3.0103	4.5103	1.6103

 
若讓你設計制造強度高并且輕便的三輪車，你選擇表中的哪種材料？若車架的體積約為5×10^-3m³，車架的質量是多大？??
(5)今年的世界環境日，我國的主題是：“綠色消費，你行動了嗎？”。聯系生活實際，談談你應如何做？

Answer 1

（1）無污染、環保、可再生（或取之不盡、用之不竭）（2）C（3）60℃（4）①150W②8Kg（5）節約用水；節約用電（如：購買節能燈、購買符合節能標準的家電）；不使用一次性塑料袋；盡量騎自行車、步行、乘公交車出行；盡量購買小排量汽車等等

試題分析：：（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）；
所以答案為：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；
所以選C．
（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：
水加熱的末溫：
t₂=t₁+△t=20℃+40℃=60℃．
答：水的末溫為60℃．
（4）①由題意可知：當滑片P滑到最左端時，
電動機兩端的電壓等于太陽能電池的電壓，即：
當滑片P滑到最右端時，
滑動變阻器兩端的電壓U₁=IR=1A×50Ω=50V，
此時，電動機兩端的電壓U=U_總-U₁=200V-50V=150V，
電動機的功率：P_電機=IU=1A×150V=150W；
答：這時電動機的電功率為150W．
②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．
答：應選碳纖維材料，車架的質量是8kg．
（5）為了節約能源和環境保護方面，我們可以節約用水；節約用電（如：購買節能燈、購買符合節能標準的家電）；不使用一次性塑料袋；盡量騎自行車、步行、乘公交車出行；盡量購買小排量汽車等等．
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．