Question

18．風(fēng)能是我國未來開發(fā)、利用的重要能源之一．我省第一個風(fēng)力發(fā)電項目在三門峽投產(chǎn)發(fā)電．該電站安裝單機容量為1.5×10³kW風(fēng)力發(fā)電機組20臺，年平均發(fā)電量可達(dá)4.5×10⁷kW•h．
（1）風(fēng)力發(fā)電的原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，風(fēng)力發(fā)電過程是將機械能轉(zhuǎn)化成了電能；
（2）在建造過程中，吊車要將一臺2.52×10³kg的風(fēng)機吊上塔筒，如圖所示．若動滑輪的機械效率為90%，則鋼繩受到的拉力多少？（g取10N/kg）
（3）風(fēng)力發(fā)電機的效率約在10%左右，則該電站一年約利用了多少焦的風(fēng)能？若用燃燒煤炭來獲得這些風(fēng)能，需完全燃燒標(biāo)準(zhǔn)煤多少噸？（標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為3.0×10⁷J/kg）；
（4）風(fēng)力發(fā)電有很多優(yōu)點，請你寫出其中一條：可再生、清潔、無污染．

Answer 1

分析 （1）發(fā)電機是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原理制成的，即時將機械能轉(zhuǎn)化為電能的過程；
（2）由圖可知，滑輪組繩子的有效股數(shù)，根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{mgh}{Fnh}$×100%=$\frac{mg}{nF}$×100%求出鋼繩的拉力，即為鋼繩受到的拉力；
（3）知道該電站年平均發(fā)電量，根據(jù)效率公式求出該電站一年利用的風(fēng)能，根據(jù)Q_放=mq求出這些風(fēng)能相當(dāng)于多少標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒釋放的熱量；
（4）風(fēng)能的優(yōu)點可以從環(huán)保和節(jié)能等方面進(jìn)行考慮．

解答 解：（1）風(fēng)力發(fā)電機是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原理制成的，風(fēng)力發(fā)電過程是將機械能轉(zhuǎn)化成了電能；
（2）由圖可知，n=2，
由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{mgh}{Fnh}$×100%=$\frac{mg}{nF}$×100%可得，鋼繩的拉力：
F=$\frac{mg}{nη}$=$\frac{2.52×1{0}^{3}kg×10N/kg}{2×90%}$=1.4×10⁴N；
（3）該電站年平均發(fā)電量：
W=4.5×10⁷kW•h=4.5×10⁷×3.6×10⁶J=1.62×10¹⁴J，
由η=$\frac{W}{E}$×100%可得，該電站一年利用的風(fēng)能：
E=$\frac{W}{η′}$=$\frac{1.62×1{0}^{14}J}{10%}$=1.62×10¹⁵J，
由題意可知，標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒釋放的熱量：
Q_放=E=1.62×10¹⁵J，
由Q_放=mq可得，所需標(biāo)準(zhǔn)煤質(zhì)量：
m′=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{1.62×1{0}^{15}J}{3.0×1{0}^{7}J/kg}$=5.4×10⁷kg=5.4×10⁴t；
（4）風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)點有很多，如清潔、污染少、環(huán)保、取之不盡、節(jié)約資源等．
答：（1）電磁感應(yīng)現(xiàn)象；機械能；
（2）鋼繩受到的拉力為1.4×10⁴N；
（3）該電站一年約利用了1.62×10¹⁵J的風(fēng)能；需完全燃燒標(biāo)準(zhǔn)煤5.4×10⁴t；
（4）可再生、清潔、無污染．

點評 本題以風(fēng)力發(fā)電為背景考查了發(fā)動機的原理、能量的轉(zhuǎn)化、滑輪組效率效率、效率公式、熱量公式Q_放=mq的應(yīng)用以及風(fēng)能的優(yōu)點，綜合性強，有一定的難度．