题目
| 为了响应“节能减排”的号召，小周家买了一台容积为100L的太阳能热水器。请你与小周一起，对太阳能热水器进行研究与计算。 |
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（1）太阳能是 能源（填“可再生”或“不可再生”）。太阳的巨大能量来自于太阳内部的 反应。
（2）小周早晨把热水器加满水，温度传感器显示水温为18℃，下午放学时看到显示的水温为78℃，则热水器中的水吸收了多少热量？与使用电热水器相比，相当于节约了多少度电？[不计电热水器的热量损失，c水＝4.2×103J／（kg·℃）]
（3）该热水器的说明书中介绍，真空管热水器可以把90％的太阳能转化为水的的内能，真有这么高的效率吗？小周查阅资料知道，他们所在地区单位受光面积上接收太阳能的功率为P，小周还需要测量哪些物理量，并运用本题计算出的热量Q，就可估测出这台热水器的光热转化效率？写出效率η的表达式。（用代表物理量的字母表示，不需要计算具体数据） |
题型：计算题难度：偏难来源：同步题
所属题型：计算题
试题难度系数：偏难
答案
解：（1）可再生，核聚变（热核）
（2）水的总质量：m=ρV=1×103kg／m3×100×103m3=100kg
水吸收的热量：Q＝c水m（t2一t1）＝4.2×103J／（kg·℃）×100kg×（78－18）℃＝2.52×107J
相当于节约电能：2.52×107J/3.6×106J·（kW·h）－1＝7kW·h＝7度
（3）测出太阳能热水器的有效受光面积S和两次水温记录之间的光照时间t。
光热转化效率：η＝Q/PtS×100% |
考点梳理
初中二年级物理试题“为了响应“节能减排”的号召，小周家买了一台容积为100L的太阳能热”旨在考查同学们对
热量的计算、
机械效率的计算、
太阳能、
……等知识点的掌握情况，关于物理的核心考点解析如下：
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根据试题考点，只列出了部分最相关的知识点，更多知识点请访问初二物理。
考点名称：热量的计算
热量的概念：
热量是指由于温度差别而转移的能量;也是指1公克的水在1大气压下温度上升1度c所产生的能量 ; 在温度不同的物体之间，热量总是由高温物体向低温物体传递;即使在等温过程中，物体之间的温度也不断出现微小差别，通过热量传递不断达到新的平衡。由于温差的存在而导致的能量转化过程中所转化的能量;而该转化过程称为热交换或热传递;热量的公制为焦耳。
热量的计算公式：
①经某一过程温度变化为△t，它吸收(或放出)的热量。Q表示热量(J)，
Q=c·m·Δt.
Q吸=c·m·(t-t0)
Q放=c·m·(t0-t)
(t0是初温;t是末温)
其中C是与这个过程相关的比热(容).
热量的单位与功、能量的单位相同。在国际单位制中热量的单位为焦耳(简称焦，缩写为J)(为纪念科学家焦耳而立)。历史上曾定义热量单位为卡路里(简称卡，缩写为cal)，只作为能量的辅助单位，1卡=4.184焦。
注意：1千卡=1000卡=1000卡路里=4184焦耳=4.184千焦
某一区域在某一时段内吸收的热量与释放、储存的热量所维持的均衡关系。
△T=(t1-t0)
②固体燃料完全燃烧释放的热量的计算公式：Q放=mq 气体燃料完全燃烧释放的热量的计算公式：Q=Vq Q表示热量(J)，q表示热值( J/kg )，m表示固体燃料的质量(kg)，V表示气体燃料的体积(m^3)。
q=Q放/m(固体);q=Q放/v(气体)
W=Q放=qm=Q放/m W=Q放=qV=Q放/v (W：总功)(热值与压强有关)
热量的单位：
Q———某种燃料完全燃烧后放出的热量———焦耳 J
m———表示某种燃料的质量———千克 kg
q———表示某种燃料的热值———焦耳每千克 J/kg
考点名称：机械效率的计算
机械效率
机械效率是指任何机械本身都受到力的作用，相对运动的零件间又存在摩擦，所以使用任何机械，除了做有用功外，都不可避免地要做额外功。这时动力所做的总功等于有用功加额外功。机械效率用来衡量机械对机械能有效利用的程度，只考虑机械能传递过程中的摩擦损失，而不考虑由非机械能转变成机械能过程中的能量损失。
机械效率的计算公式
机械效率指有用功与总功的比值，用符号η表示，计算公式为η=W有/W总*100%，用符号η表示。
功、功率和机械效率的比较
影响机械效率的因素
1.从额外功考虑——机械自重、机械的摩擦影响机械效率。例如，我们用轻便的塑料桶打水，而不用很重的铁桶打水。
2.从有用功考虑——例如，在研究滑轮组的机械效率时，我们会发现同一个滑轮组，提起的重物越重，机械效率越高。
考点名称：太阳能
定义：
太阳能，一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电。自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。但在化石燃料减少下，才有意把太阳能进一步发展。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能、化学能、水的势能等等。
太阳能的利用及其优、缺点：
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利用太阳能的三种方式 |
太阳能转化为内能 |
太阳能热水器 |
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太阳能转化为电能 |
太阳能电池 |
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太阳能转化为化学能 |
植物进行光合作用 |
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太阳能的优点 |
完全清洁、无污染，并且取之不尽，用之不竭 |
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太阳能的缺点 |
太阳能太分散，收集和转换系统过于庞大，因而造价高；随气候、季节变化，不稳定，转换效率低 |
在利用太阳能的三种方式中，有的间接利用太阳能，有的直接利用。
间接利用太阳能：化石能源(光能→化学能)、生物质能(光能→化学能)
直接利用太阳能：集热器(有平板型集热器、聚光式集热器)(光能→内能)，太阳能电池(光能→电能)一般应用在人造卫星、宁宙飞船、打火机、手表等方面。
能源之母——太阳能
太阳主要由最轻的元素——氢构成，其表面的温度高达6000℃，中心的温度高达1500万～2000万摄氏度。数十亿年来，太阳一直不知疲倦地向太空辐射着巨量的光和热。在它内部不停地进行着核聚变反应氧不断地发生核聚变反应，生成氦，同时释放出巨大核能，发出光和热。令人称奇的是，太阳不断地向四面八方的宇宙空间辐射能量，到达地球上的光和热不过是辐射出总能量的22亿分之一，即便如此，地球每秒钟也能接收到173万亿下瓦的能量。这个数字相当于目前全世界能源总消费量的几万倍。现在，太阳光已经照耀我们的地球50亿年了，地球在这50亿年中积累的太阳能是我们所用大部分能量的源泉。地球上的能量除地热能、潮汐能和核能外，绝大多数都是直接或间接地来源于太阳，因此太阳能也被誉为人类的能源之母。
太阳能的优缺点：
太阳能的优点
1、太阳能最大的特点是能量巨大。在地球上，没有任何能源能与太阳能相比拟。太阳能是太阳内部高温核聚变反应所释放的辐射能。每年到达地球表面的太阳辐射能大约是130万亿吨标准煤，相当于目前全世界每年所消耗的各种能量总和的1万倍。
2、太阳能具有典型的再生性，是典型的可再生能源。而且，正是由于太阳能的可再生性，决定了其他几乎所有的可再生能源的再生性。换句话说，其他几乎所有的再生能源的再生性都来源于太阳能的再生性。
3、太阳能在时间上是长久的，对于人类而言，可以说是永久的，无限的。
4、太阳能是广泛的，在整个地球表面上，几乎都被太阳光所普照。
5、太阳能是完全洁净的能源，不排放任何污染气体和有害物质。
6、太阳能是惟一可以保持大气温度平衡而不使气候变暖的能源。
7、太阳能是最安全可靠的能源。
8、太阳能的开发和利用能够全面保持自然平衡。
9、太阳能的应用不受开采、运输和储存条件的限制。关于太阳能的优点，我们还将进行专门讨论。
太阳能的缺点
1、虽然太阳辐射能巨大，但是，由于广泛地分布于地球表面，因而太阳能的能量密度是比较低的。要从很大的面积上把太阳能收集起来，这需要大面积的设备和很大的投资。
2、由于地球的白转，使太阳能具有间歇性。这就是说，对于同一地点而言，所能接收到的太阳能是间断的。这就决定着：或者太阳能只能作为辅助能源，或者就必须增加储能装置。因而还必须增加投资。同时，大规模地储能，技术难度极大。
3、由于天气时晴时阴时雨，这又增加了太阳能的间断性，同时又使太阳能具有随机性。
4、由于地球是圆形的，也由于地球自身的运动特点，因此太阳能在地球上的分布是很不均匀的。
由于上述四个缺点，特别是第一个和第二个缺点，这就给太阳能的开发和利用带来很大的困难。这是造成今天太阳能开发利用比例很低的根本原因。
