2022年福建高考物理試卷題型有單項選擇題、多項選擇題、實驗題、計算題等。具體題目數量會根據試卷難度和考試要求變化,建議查看相關教育平臺,獲取更詳細和具體的信息。
題目:
小明設計了一個簡易的太陽能熱水器,其核心部分是一個平板太陽能電池板。電池板接收到的太陽能轉化為電能的效率約為25%。小明想通過這個熱水器加熱一定質量的水,使其從20℃升高到50℃。已知太陽輻射的能量主要集中在可見光和近紅外區域,小明家的太陽能熱水器接收到的太陽能功率為1kW·h/d。假設熱水器中的水吸收的熱量與太陽輻射到熱水器上的能量相等,且沒有能量損失。
1. 假設太陽光垂直照射電池板,求在一天內太陽輻射到熱水器上的能量;
2. 假設電池板的有效面積為$S$,太陽光垂直照射電池板單位面積上的輻射功率為$P_{0}$,求電池板的面積;
3. 假設電池板產生的電壓為$U$,電流為$I$,求熱水器加熱水的質量;
4. 小明想提高熱水器的效率,請你提出一種方法并說明理由。
答案:
1. 在一天內太陽輻射到熱水器上的能量為$E = P_{0}tS = 1 \times 10^{3}W \times 24h \times S$。
2. 太陽光垂直照射電池板單位面積上的輻射功率為$P_{0}$,則太陽光垂直照射電池板的面積為$S^{\prime} = \frac{E}{P_{0}} = \frac{1 \times 10^{3}W \times 24h \times S}{P_{0}}$。
3. 根據能量守恒定律,熱水器加熱水的質量為$m = \frac{Q}{c_{水}t} = \frac{E \times 25\%}{c_{水} \times (50 - 20)^{\circ}C} = \frac{E}{8c_{水}^{\circ}C}$。
4. 可以將電池板制成光電轉換效率更高的材料,或使用更多的電池板來增加接收的太陽能功率。這兩種方法都可以提高太陽能的利用率,從而提高熱水器的效率。
解析:
本題主要考查太陽能熱水器的工作原理和效率計算,需要考生能夠理解太陽能熱水器的工作原理和能量轉化過程。
在解答第3小題時,考生需要知道電流和電壓之間的關系,以及水的比熱容和溫度變化之間的關系,才能正確計算加熱水的質量。
第4小題是一道開放性問題,考生可以從不同角度提出提高太陽能熱水器效率的方法,只要言之有理即可得分。
例題特點: