Question

（2009?哈爾濱模擬）哈爾濱市方正縣是松花江流域風(fēng)能資源豐富地區(qū)，如圖所示是該地區(qū)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)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．

平均風(fēng)速（m/s）	5	10	15	20	25	30
1s內(nèi)獲得的能量（×106J）	2	4	6	8	10	12

（1）若風(fēng)速為10m/s，一臺(tái)風(fēng)車工作1h所產(chǎn)生的電能可供1千只“220V 100W”燈泡正常工作8h，求該風(fēng)車發(fā)電的效率；
（2）若該地區(qū)年平均風(fēng)速為15m/s，50臺(tái)這樣的風(fēng)車一年獲得的風(fēng)能相當(dāng)于完全燃燒多少千克煤？（一年工作時(shí)間按4000h計(jì)算，煤的熱值為3×10⁷J/kg）；
（3）根據(jù)題中獲得的信息，分析風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)．（各寫一條即可）

Answer 1

分析：（1）從表格數(shù)據(jù)得出風(fēng)速為10m/s時(shí)，1s內(nèi)獲得的能量，求出風(fēng)車工作1h獲得的能量（總能量）；再求出風(fēng)車工作1h產(chǎn)生的電能（有用能量）；利用效率公式求風(fēng)車發(fā)電的效率；
（2）從表格數(shù)據(jù)得出風(fēng)速為15m/s時(shí)，1s內(nèi)獲得的能量，求50臺(tái)風(fēng)車一年獲得的能量W′，利用W′=Q_放=mq求需要煤的質(zhì)量；
（3）從下列幾方面分析優(yōu)缺點(diǎn)：風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)：風(fēng)能是可再生能源、環(huán)保、節(jié)約煤炭的等不可再生能源；
缺點(diǎn)：目前風(fēng)力發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化效率較低、風(fēng)力發(fā)電受天氣的影響較大、受地理位置的限制．

解答：解：（1）風(fēng)速為10m/s時(shí)，1s內(nèi)獲得的能量為4×10⁶J，
風(fēng)車工作1h獲得的能量：
W=4×10⁶J×3600s=1.44×10¹⁰J，
風(fēng)車工作1h產(chǎn)生的電能：
W_電=Pt×1000=100W×8×3600s×1000=2.88×10⁹J，
風(fēng)車發(fā)電的效率：
η=

W電

W

=

2.88×109J

1.44×1010J

=20%；
（2）風(fēng)速為15m/s時(shí)，1s內(nèi)獲得的能量為6×10⁶J，
50臺(tái)風(fēng)車一年獲得的能量：
W′=6×10⁶J×50×4000×3600=4.32×10¹⁵J，
∵W′=Q_放=mq，
∴m=

W′

q

=

4.32×1015J

3×107J/kg

=1.44×10⁸kg；
（3）風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)是環(huán)保、節(jié)約煤炭等不可再生能源；缺點(diǎn)是風(fēng)力發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化效率較低．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了學(xué)生對(duì)電功公式、效率公式、電功率公式、燃料完全燃燒放熱公式的掌握和運(yùn)用，涉及到新能源（風(fēng)能）的利用，有意義！