(1)目前风力取代燃油与煤矿等常规能源作为发电的能源已经成为共识。下图是位于宁波白岩山的风力发电场景。
一般认为风越强,风力发电机中风车的叶片转动得越快,产生的电能越多。但是在真实的环境中,它的运作有如下特点:当风速达到V1的时候,叶片开始转动;当风速是V2的时候,所产生的电能达到最大值W;基于安全考虑,当风速大于V2的时候,叶片的转动不会加快,当风速增大到V3的时候,叶片会停止转动。在下列风速与电能的关系图中,能满足上述运作特点的是 。
(2)如图①所示,太阳能热水器主要由两部分构成:一部分是有多根玻璃吸热管组成的集热器,每根吸热管由双层玻璃管组成;另一部分是保温储水箱,下部与玻璃吸热管相通。如图②所示是玻璃吸热管的工作原理图,其内表面涂了一层吸热材料。当太阳光入射到吸热层上时,能把太阳能转化为内能。向光一侧的水被加热后密度变小而向上运动;背光一侧的水由于温度低密度大而向下运动,形成冷热水循环,使整箱水温度升高。
请回答以下问题:
①玻璃吸热管的内表面涂了一层吸热材料,它的颜色应为 (填“黑色”或“白色”)。
②玻璃吸热管具有 、 作用。
③某品牌太阳能热水器集热面积为S=2m2,它能将照射到吸热管上的太阳能的50%转化为水的内能,某地区太阳能辐射到地面每平方米的平均功率P=1.4×103W。请计算:该地区将100kg初温为20℃的水加热到60℃需多少时间?[已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)]
解析:
(1)根据真实环境中风力发电机的四个运作条件:
①当风速达到v1的时候,叶片开始转动;
②当风速是v2的时候,所产生的电力(W)会达到最大;
③基于安全的理由,当风速大过v2的时候,叶片的转动速度不会增加;
④当风速达到v3的时候,叶片会停止转动;
可知B图正确;
(2)①黑色物体吸收各种色光,即吸收太阳光能力强,能更有效的利用太阳能,故玻璃吸热管内表面涂成黑色;
②玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料,能够吸收太阳辐射热,而玻璃是热的不良导体,起到保温的作用,故玻璃吸热管具有吸热、保温的作用;
③水吸收的热量:
Q吸=c水m△t
=4.2×103J/(kg•℃)×100kg×(60℃﹣20℃)
=1.68×107J
热水器每秒水吸收的热量:
Q吸′=Pst×40%
=1.4×103W/(s•m2)×2m2×1s×50%
=1.4×103J,
则加热时间:
故:
(1)B;
(2)①黑色;②吸热;保温;③将100kg初温为20℃的水加热到60℃需3.3h。
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