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太阳能热水器具有安全、节能、经济和环保等优点.为有效利用太阳能,某研究性学习小组...

太阳能热水器具有安全、节能、经济和环保等优点.为有效利用太阳能,某研究性学习小组对“物体吸收太阳能的能力与表面颜色之间的关系”进行了实验研究:在两只相同的烧杯中装有质量和初温相同的水,烧杯外用一个黑色塑料袋和一个白色塑料袋密封,插入温度计(温度计的玻璃泡浸没在水中,大部分刻度露出可见),放在阳光下曝晒.每隔相同的时间读出温度计的示数,数据记录如下:
塑料袋颜色水的质量m(kg)初温t温度t1温度t2温度t3
黑色11522.327.831.5
白色11516.517.819
根据上述数据回答下列问题:
(1)这次实验过程中,采用的科学研究方法是 ______
(2)通过上面的研究可以推断:太阳能热水器的集热管表面颜色以 ______为宜;
(3)小明家使用的太阳能热水器的说明书如图,若在太阳能热水器的水箱中装满水,中午在太阳照晒下每小时温度升高10℃,则该热水器中的水每小时吸收的热量是多少?该热水器中午每秒钟每平方米的面积上获得的太阳能是多少?
容积100L
集热箱的采光面积1.5m2
效率40%
使用年限15年

(1)本实验通过瓶内水温度的变化大小,得出水吸热多少,从而说明黑、白颜色物体的吸热能力,实验中让水的质量、容器、水的初温相同,只改变颜色,采用了控制变量法. (2)在同样的条件下,黑色瓶内水温度的升高的多,水吸热多,说明黑颜色物体的吸热能力强,太阳能热水器的集热管表面颜色以黑色为宜; (3)从表中知道热水器的容积,利用密度公式求出水的质量,又知道水温的变化和水的密度,利用吸热公式求水吸收的热量; 求出了水吸收的热量,又知道采光面积、热水器的吸热效率,求热水器中午每秒钟每平方米的面积上获得的太阳能. 【解析】 (1)本实验探究黑、白颜色物体的吸热能力,实验时让让水的质量、容器、水的初温相同,采用了控制变量法; (2)通过实验说明黑颜色物体的吸热能力强,太阳能热水器的集热管表面颜色以黑色为宜; (3)v=100L=100×10-3m3, 水的质量: m=ρv=1×103kg/m3×100×10-3m3=100kg, 水吸收的热量: Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×100kg×10℃=4.2×106J; 热水器中午每秒钟每平方米的面积上获得的太阳能为Q, ∵Q吸=Q×1.5×3600×40%, ∴=1944J. 故答案为:(1)控制变量; (2)黑色; (3)该热水器中的水每小时吸收的热量是4.2×106J,该热水器中午每秒钟每平方米的面积上获得的太阳能是1944J.
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考点分析:
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0.30.30.6
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______
______
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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