太陽能電池是人類利用太陽能的智慧結(jié)晶，某研究所為了研究需要而設(shè)計(jì)制造了一塊電池板，相關(guān)數(shù)據(jù)如下表：

電池板接收面積（m3）	輸出電壓峰值（V）	輸出電流峰值（A）
S	U	I

通過查閱相關(guān)資料知：太陽光照射到地面時(shí)單位面積上的輻射功率為P₁（W/m²）．則設(shè)太陽輻射的總功率為P₀（W），若不計(jì)太陽光通過太空及大氣層的能量損失，已知半徑為r的球面面積為4πr²，則太陽到地球的距離r=．

如圖是一款風(fēng)光互補(bǔ)路燈的照片，它頭頂?shù)娘L(fēng)力發(fā)電機(jī)能將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能；其肩上的太陽能電池板能將能轉(zhuǎn)化為電能．在一定時(shí)間內(nèi)，太陽光照射在該太陽能電池板上的能量為1.68×10⁶J，若這些能量全部被水吸收，在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，能將kg的水從20℃加熱到沸騰．[C_水=4.2×10³/（kg?℃）]．

太陽能熱水器越來越受到人們的喜愛，一太陽能熱水器內(nèi)裝有質(zhì)量為250㎏，溫度為25℃的水在陽光照射一段時(shí)間后，水溫升高到65℃．[c_水=4.2×10³J/（㎏?℃）]
（1）水吸收的太陽能是多少？
（2）如果改用熱效率為14%的煤爐完成（1）問中的加熱需要完全燃燒多少煤（煤的熱值為3×10⁷J/㎏）
（3）分析煤爐熱效率低的原因（至少兩條）．

“節(jié)能減排”是當(dāng)今社會(huì)的主題，充分利用太陽能是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的需要，太陽能熱水器已經(jīng)走進(jìn)千家萬戶，如圖所示是小佳家的太陽能熱水器，它在晴天利用太陽能集熱，在陰雨連綿的天氣，則用標(biāo)有“220V  2000W”字樣的電熱器對(duì)誰進(jìn)行加熱．求：
（1）該太陽能熱水器水箱容積為0.12m³，當(dāng)水箱裝滿水時(shí)，水的質(zhì)量是多少？
（2）利用太陽能將滿箱水的溫度從25℃加熱到75℃，水吸收的熱量是多少？
（3）如用電熱管來給水加熱，加熱的效率為84%，則電熱管把滿箱水的溫度從25℃加熱到75℃需要消耗多少電能？（水的比熱容是：4.2×10³J/（kg℃））

太陽能是人類能源的寶庫，是能源（選填“可再生”或“不可再生”）．人類除了間接利用貯存在化石燃料中的太陽能外，還設(shè)法直接利用太陽能．小明家樓頂上安裝了一臺(tái)太陽能熱水器，熱水器水箱的水面距小明家中的熱水器噴頭距離為7m，則小明家熱水器噴頭處的水的壓強(qiáng)是Pa；若每平方米的面積上1h內(nèi)得到的太陽能輻射平均為2.8×10⁶J，采光面積為1.2m²，每天接收太陽能10h，此熱水器將接收到的太陽能的50%轉(zhuǎn)變化為水的內(nèi)能，100L初溫20℃的水，一天水溫可升高到℃[c_水=4.2×10³J（kg?℃，g=10N/kg]．

有一種太陽能、電能兩用熱水器．它接受太陽能的真空鍍膜管的總有效面積約為1.25m²，能將接受的太陽能的50%轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能．它的電熱水器銘牌見下表：
（1）晴天時(shí)，用太陽能加熱，每年6月份，云南省向著陽光的地方平均每平方米的面積在l小時(shí)內(nèi)得到的太陽輻射能為3.2×10⁶J．如果每天接受太陽能的時(shí)間以8小時(shí)計(jì)算，可以將80kg、初溫為20℃的水加熱到多少攝氏度（水的比熱容c=4.2×10³J/kg℃）
（2）如果遇到雨天用電能加熱．在額定電壓下工作時(shí)，將上述同樣質(zhì)量初溫的水加熱到同樣的溫度需多長(zhǎng)時(shí)間（假定所消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能）．

小明家新安裝了一臺(tái)如圖所示的太陽能、電能兩用熱水器．平常使用太陽能，在陽光不足時(shí)，用電熱絲輔助加熱．熱水器名牌如下．

××牌熱水器
型號(hào)HM-20	集熱管數(shù)28支	額定頻率50Hz
水箱容積200L	集熱管管長(zhǎng)180cm	額定電壓220V
防水等級(jí)A	系統(tǒng)承壓3.0MPa	額定功率4000W

（l）太陽能熱水器貯滿水，使水溫升高10℃時(shí)吸收了多少熱量？（1L=10^-3m³，c_水=4.2×10³J/kg℃）
（2）不考慮熱量的損失，第（1）問中水吸收的熱量若通過完全燃燒天然氣加熱，需要多少立方米天然氣？（天然氣的熱值為q=4.0×10⁷J/m³）
（3）由于寒冷陰雨，用電熱絲輔助加熱，若電熱器產(chǎn)生的熱量有90%被水吸收，則第（1）問中水吸收的熱量用電加熱，需電加熱器正常工作多長(zhǎng)時(shí)間？

人類對(duì)能源的需求越來越大，世界能源危機(jī)日益突出．如何充分利用和開發(fā)新能源，實(shí)現(xiàn)低碳減排，已成為世界各國(guó)共同關(guān)注的問題．6月5日是世界環(huán)境日，目前，我國(guó)在開發(fā)、利用太陽能方面發(fā)展最快、潛力最大．

（1）你認(rèn)為利用太陽能有哪些好處？．
（2）太陽能熱水器是采用光轉(zhuǎn)化為熱的方式利用太陽能的，我國(guó)太陽能熱水器已走進(jìn)了千家萬戶．小明家的太陽能熱水器的采光面積是2.1m²，若我市向陽的地方每平方米的面積1h得到的太陽輻射能平均為3×10⁶J，每天接受太陽能的時(shí)間以8h計(jì)算，熱水器能把接收到的太陽能的50%轉(zhuǎn)化成水的內(nèi)能，則正常情況下，該熱水器一天能把150kg、初溫為20℃的水加熱到多少℃？
（3）為了進(jìn)一步利用太陽能，人們正在發(fā)太陽能電動(dòng)車．如圖甲所示是人們研制的太陽能電動(dòng)三輪車，車子頂部的太陽能電池板將光能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在太陽能電池中，電池再給三輪車的電動(dòng)機(jī)供電．
①制造太陽能電動(dòng)三輪車車架有各種不同的新材料，部分材料的技術(shù)指標(biāo)如下表所示：

材料 技術(shù)指標(biāo)	錳銅	鋁合金	鈦合金	碳纖維
性能（強(qiáng)度）	強(qiáng)	較弱	較強(qiáng)	強(qiáng)
密度（kg?m-3）	7.9×103	3.0×103	4.5×103	1.6×103

若讓你設(shè)計(jì)制造強(qiáng)度高并且輕便的三輪車，你選擇表中的哪種材料？若車架所用材料的體積約為5×10³m³，車架的質(zhì)量是多大？
②小明同學(xué)設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的簡(jiǎn)化電路圖如圖乙所示，若太陽能電池的電壓保持不變，調(diào)速電阻的最大阻值為50Ω．閉合開關(guān)S，當(dāng)調(diào)速電阻的滑片P滑到最左端時(shí)車速最大．此時(shí)電流表示數(shù)為5A，電動(dòng)機(jī)電功率最大為960W；當(dāng)調(diào)速電阻的滑片P滑到最右端時(shí)車速最小，此時(shí)電流表示數(shù)為1A，求這時(shí)電動(dòng)機(jī)的電功率是多少？假設(shè)電動(dòng)三輪車電動(dòng)機(jī)線圈電阻為2Ω，在水平路面上勻速直線行駛時(shí)受到的摩擦力為100N，則該電動(dòng)三輪車可調(diào)速度范圍為多少？

小明家在房屋平頂?shù)乃�平面上安裝了一臺(tái)太陽能熱水器．熱水器未加水時(shí)的質(zhì)量為25kg，容積為0.5m³，底座面積為1.0m²．加滿水后，經(jīng)過4h陽光的照射，水溫由原來的20℃升高到40℃．[水的比熱容c_水=4.2×10³J/（kg．℃）；焦炭的熱值q=3.0×10⁷J/kg；g=10N/Kg]
則：（1）在這4h內(nèi)水吸收了多少熱量？
（2）若這些熱量由效率為20%的火爐燃燒焦炭來提供，則需要燃燒多少焦炭？
（3）加滿水后熱水器對(duì)所在屋頂水平面產(chǎn)生的壓強(qiáng)為多少？

小華同學(xué)家安裝了一臺(tái)太陽能熱水器，晴天可利用太陽能集熱，陰雨天可用電輔助加熱，銘牌如下：
（1）若平均每平方米面積上每小時(shí)接收的太陽能約為2.8×10⁶J．若太陽能裝滿水，該熱水器接受太陽能的有效面積為1.5m²，每天日照時(shí)間8h，且它1天中接收的太陽能有60%被熱水器吸收，則可使水溫升高多少？[水的比熱容為4.2×10³J/（kg?℃）取g=10N/kg]
（2）若該熱水器1天中接收的太陽能由電加熱提供，則熱水器正常工作的電流是多少？，熱水器需正常工作時(shí)間是多長(zhǎng)？
（3）請(qǐng)從能源和可持續(xù)發(fā)展的角度，說出提倡開發(fā)利用太陽能的主要理由；說出當(dāng)前利用太陽能方面所面臨的主要問題．