Question

人类对能源的需求越来越大，世界能源危机日益突出．如何充分利用和开发新能源，实现低碳减排，已成为世界各国共同关注的问题．目前，我国在开发、利用太阳能方面发展最快、最具潜力．

（1）我国太阳能热水器已走进了千家万户．太阳能热水器是采用光转化为热的方式利用太阳能的．小明家的太阳能热水器的采光面积是2.1m²．若我市向阳的地方每平方米的面积1h得到的太阳辐射能平均为3×10⁶J，每天接收太阳能的时间以8h计算，热水器能把接收到的太阳能的50%转化成水的内能，则正常情况下，该热水器一天能把150kg、初温为20℃的水加热到多少℃？
（2）为了进一步利用太阳能，人们正在研发太阳能电动车．图是人们研制的太阳能电动三轮车，车子顶部的太阳能电池板将光能转化为电能储存在太阳能电池中，电池再给三轮车的电动机供电．小明同学设计的调节电动机转速的简化电路图，如图所示，若太阳能电池的电压保持不变，调速电阻的最大阻值为50Ω．闭合开关S，当调速电阻的滑片P滑到最左端时车速最大，此时电流表示数5A，电动机电功率最大为1kW；当调速电阻的滑片P滑到最右端时车速最小，此时电流表示数为1A，求这时电动机的电功率是多少？
（3）联系生活实际，结合“绿色消费，你行动了吗？”．谈谈你应如何做？

Answer

（1）由题干提供条件可以求8h水吸收的热量，再利用吸热公式求出水温度的变化值，进一步求出水加热后的末温；
（2）当滑片P滑到最左端时，电路为电动机的简单电路，根据U=求出电源的电压；当滑片P滑到最右端时，电动机与滑动变阻器的最大阻值串联，根据欧姆定律求出滑动变阻器两端的电压，根据串联电路的电压特点求出电动机两端的电压，根据P=UI求出此时电动机的电功率；
（3）“绿色消费，你行动了吗？”这一主题旨在强调绿色消费，节约资源，保护生态环境，据此进行回答．
【解析】
（1）太阳能热水器中的水一天吸收的热量：
Q=3×106J×2.1×8×50%=2.52×107J，
水温度的变化量：
△t===40℃；
水加热的末温：
t=t+△t=20℃+40℃=60℃．
（2）由题意可知：当滑片P滑到最左端时，
电动机两端的电压等于太阳能电池的电压，即：U总===200V，
当滑片P滑到最右端时，
滑动变阻器两端的电压U1=IR=1A×50Ω=50V，
此时，电动机两端的电压U=U总-U1=200V-50V=150V，
电动机的功率：P电机=IU=1A×150V=150W；
（3）为了节约能源和环境保护方面，我们可以节约用水；节约用电（如：购买节能灯、购买符合节能标准的家电）；不使用一次性塑料袋；尽量骑自行车、步行、乘公交车出行；尽量购买小排量汽车等等．
答：（1）该热水器一天能把150kg、初温为20℃的水加热到60℃；
（2）这时电动机的电功率是150W；
（3）为了节约能源和环境保护方面，我们可以节约用水；节约用电（如：购买节能灯、购买符合节能标准的家电）；不使用一次性塑料袋；尽量骑自行车、步行、乘公交车出行；尽量购买小排量汽车等等．