Question

能源是當(dāng)今世界最關(guān)注的問題之一，世界上的煤、石油和天然氣等能源在不久的將來將被消耗殆盡．現(xiàn)在都在大力開發(fā)和推廣清潔的能源．風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)被廣泛運用．如圖是某風(fēng)力發(fā)電場的外景．

（1）在煤、石油、風(fēng)能、天然氣中屬于可再生能源的是______．
（2）圖乙中的______圖是發(fā)電機的原理圖．
（3）當(dāng)風(fēng)速為10m/s時，一臺風(fēng)機1min內(nèi)可獲得的動能是2.4×10⁶J，若其中的20%轉(zhuǎn)化為電能，這臺風(fēng)機的發(fā)電功率．
（4）這臺風(fēng)機工作1h所發(fā)電能相當(dāng)于完全燃燒多少kg標準煤（煤的熱值為3.0×l0⁷J/kg）．
（5）通過本題的討論，請你舉一例，說明能量轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移有一定的方向性．

Answer 1

【答案】分析：（1）要解答本題需掌握：可再生能源是能在短時間內(nèi)形成的能源，可再生資源特點是取之不盡用之不竭．
（2）發(fā)電機是把機械能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，通電導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動，電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，故電路中不需要電源．
（3）已知獲得的動能和轉(zhuǎn)化效率，以及工作時間，根據(jù)公式P=可求發(fā)電功率．
（4）已知發(fā)電功率和工作時間，根據(jù)公式W=Pt可求產(chǎn)生的電能，再利用公式Q=qm求出標準煤的質(zhì)量．
（5）能量守恒定律指：能量可以從某一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中能量的總量保持不變；能量轉(zhuǎn)化具有方向性．
解答：解：（1）在風(fēng)能、石油、天然氣、煤”這些能源中，風(fēng)能是可再生能源，石油、天然氣、煤是不可再生能源．
故答案為：風(fēng)能．
（2）a圖中開關(guān)閉合后，電路中有電流，通電導(dǎo)體或線圈受到磁場力的作用發(fā)生運動，不符合題意；
b圖開關(guān)閉合后，在外力作用下使導(dǎo)體左右移動，切割磁感應(yīng)線，則電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明此時有感應(yīng)電流產(chǎn)生，這是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，是發(fā)電機的工作原理，符合題意．
故選b．
（3）獲得的電能W_電=η×W_動=20%×2.4×10⁶J=4.8×10⁵J，
這臺風(fēng)機的發(fā)電功率P===8×10³W．
答：這臺風(fēng)機的發(fā)電功率為8×10³W．
（4）這臺風(fēng)機工作1h所發(fā)電能W=Pt=8×10³W×3600s=2.88×10⁷J，
所以需要燃燒煤的質(zhì)量m===0.96kg．
答：這臺風(fēng)機工作1h所發(fā)電能相當(dāng)于完全燃燒0.96kg標準煤．
（5）冬天，火爐把自己的內(nèi)能傳遞給房間里的空氣，供人們?nèi)∨�；到了春天，不能把這些內(nèi)能重新收集起來，來年再用，說明能量的轉(zhuǎn)移有方向性．汽車制動時，由于摩擦，動能轉(zhuǎn)化成了地面、空氣的內(nèi)能，這些能量不能自動地用來再次開動汽車，說明能量的轉(zhuǎn)化有方向性．
點評：（1）本題考查電能、電功率、質(zhì)量等的計算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運用，還考查了風(fēng)的形成，解題過程中要注意單位的換算．
（2）能量守恒定律告訴我們能量總量是不變的，但方向性告訴我們有些有用能量會越來越少的．