Question

（8分）如圖是我國(guó)西部某地區(qū)風(fēng)力發(fā)電的外景，下表給出了在不同風(fēng)速下一臺(tái)風(fēng)車獲得的能量．

（1）若某時(shí)間內(nèi)風(fēng)速為10 m／s，一臺(tái)風(fēng)車工作1小時(shí)所產(chǎn)生的電能供8只“220 V 100 W”燈泡正常工作6h，求這臺(tái)風(fēng)車發(fā)電的效率．

（2）若此地年平均風(fēng)速為15 m/s，50臺(tái)這樣的風(fēng)車一年（工作時(shí)間按3000 h計(jì)算）獲得的風(fēng)能相當(dāng)于完全燃燒多少千克煤？（煤的熱值為3×107 J/kg）

（3）若風(fēng)速為v，該地區(qū)空氣密度為ρ，風(fēng)車的輪葉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以形成半徑為r的圓面，則t秒鐘有多少千克的空氣流沖擊風(fēng)車輪葉轉(zhuǎn)動(dòng)形成的圓面？

 

Answer 1

（1）6%。（2）2.16×106。（3）m=ρvtπr2。

【解析】

試題分析：（1）由表知當(dāng)風(fēng)速為10 m／s時(shí)1s內(nèi)獲得的能量為8×104J，一臺(tái)風(fēng)車工作1小時(shí)所產(chǎn)生的電能W10=3600×8×104J=2.88×108J，8只功率P=100 W的燈泡正常工作t=6h=21600s消耗的電能W=8Pt=8×100W×21600s=1.728×107J，該風(fēng)車發(fā)電的效率。（2）由表知當(dāng)風(fēng)速為15 m／s時(shí)1s內(nèi)獲得的能量為12×104J，50臺(tái)風(fēng)車工作1年所產(chǎn)生的電能W15=50×3000×3600×12×104J=6.48×1013J，煤的熱值q=3×107 J/kg，完全燃燒放出的熱量Q=W15=50×3000×3600×12×104J=6.48×1013J，則所需燃燒煤的質(zhì)量m=Q/q=6.48×1013J/3×107 J/kg=2.16×106kg。（3）由題意可知：風(fēng)車的輪葉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以形成半徑為r的圓面的面積S=πr2，風(fēng)速為v，t秒內(nèi)流過空氣的長(zhǎng)度l=vt，流過空氣的體積V=Sl= vtπr2，流過空氣的質(zhì)量m=ρV=ρvtπr2。

考點(diǎn)：效率的相關(guān)計(jì)算，燃料燃燒放熱的計(jì)算，密度的相關(guān)計(jì)算