典例1 人类社会的发展离不开能源，能源革命促进了人类文明的进步。下列关于能源利用的说法中，正确的是 （）

A.人类大量使用太阳能会导致温室效应
B.因为能量是守恒的，所以不存在能源危机
C.煤、石油、天然气的化学能归根到底来自太阳能
D.核能的使用会造成放射性污染，所以不应该开发核能

C

逐一分析选项：
1. 选项A：太阳能属于清洁能源，使用过程中不会排放大量温室气体，不会导致温室效应，A错误。
2. 选项B：能量是守恒的，但能量的转化和转移具有方向性，可被人类利用的能源是有限的，因此存在能源危机，B错误。
3. 选项C：煤、石油、天然气是远古动植物遗体经地质作用形成的，动植物的生命活动依赖光合作用固定的太阳能，因此它们的化学能归根到底来自太阳能，C正确。
4. 选项D：核能使用若做好防护措施，可有效控制放射性污染，合理开发核能能缓解能源危机，不应完全禁止开发，D错误。

变式1 下列关于能源的说法中正确的是
（）

A.煤、石油是当今人类使用的主要能源，它们是可再生能源
B.天然气是一种清洁的能源，人类可以无尽地开发利用
C.如果大量利用太阳能，可使太阳能在短期内消耗殆尽
D.水能和风能可以从自然界里得到，是可再生能源

D

逐一分析选项：1. 煤、石油属于化石能源，短时间内无法从自然界得到补充，是不可再生能源，A错误；2. 天然气是化石能源，储量有限，不能无尽地开发利用，B错误；3. 太阳能来自太阳内部的核聚变反应，可维持数十亿年，大量利用也不会在短期内消耗殆尽，C错误；4. 水能和风能可以源源不断从自然界获得，属于可再生能源，D正确。

典例2（5分）下表是某电辅式太阳能热水器的部分参数。夏天，用温度为20 ℃的水将保温桶充满。假设热水器接收到的太阳能有50％被水吸收，且日光照射充分。

(1)(3分)当水温恰好达到最高时，需要多少太阳能？[$c_{水}=4.2×10^{3}\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C})$]
(2)(2分)若在晚间用电热管加热，达到同样要求，在电热管不计热量损失的情况下需加热多长时间？

解：
(1) 保温桶内水的体积：
$V=150\ \mathrm{L}=0.15\ \mathrm{m}^3$
水的质量：
$m=\rho_{\mathrm{水}}V=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×0.15\ \mathrm{m}^3=150\ \mathrm{kg}$
夏天水温最高为$90°\mathrm{C}$，水吸收的热量：
$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}m\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·° C)}×150\ \mathrm{kg}×(90°\mathrm{C}-20°\mathrm{C})=4.41×10^7\ \mathrm{J}$
由题意，太阳能的50%被水吸收，即$\eta=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{E}=50\%$，因此需要的太阳能：
$E=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{50\%}=\frac{4.41×10^7\ \mathrm{J}}{0.5}=8.82×10^7\ \mathrm{J}$
(2) 不计热量损失时，电热管消耗的电能全部转化为水的内能，即$W=Q_{\mathrm{吸}}$，由$P=\frac{W}{t}$得加热时间：
$t=\frac{W}{P}=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{P}=\frac{4.41×10^7\ \mathrm{J}}{2000\ \mathrm{W}}=22050\ \mathrm{s}$
答：(1) 需要的太阳能为$8.82×10^7\ \mathrm{J}$；(2) 需加热22050秒。

变式2（8分）太阳能路灯的核心部件是光电板，它能将太阳能转化为电能并储存起来。某兴趣小组要研究光电板吸收太阳能的多少与哪些因素有关，提出以下猜想：
猜想1：光电板吸收太阳能的多少与光电板的光照时间有关；
猜想2：光电板吸收太阳能的多少与光电板的面积有关；
猜想3：光电板吸收太阳能的多少与光电板的颜色有关。
为了验证以上猜想，他们让光电板给相同的LED灯供电，实验数据如表所示：

(1)该实验中，光电板吸收太阳能的多少是通过反映的。
(2)分析表中（填表中序号）两组数据得出的结论：光电板吸收太阳能的多少与光电板的光照时间有关。
(3)分析表中数据可知，太阳能光电板的颜色最好为色。
(4)分析表中1、3、4三组数据，得出的结论：。

解：
(1) LED灯的发光时间
(2) 1、2
(3) 深蓝
(4) 在光照时间、光电板颜色等条件相同时，光电板吸收太阳能的多少与光电板的面积有关，光电板的面积越大，吸收的太阳能越多。