Question

（2012?江寧區(qū)二模）能源是當(dāng)今世界最關(guān)注的問(wèn)題之一，世界上的煤、石油和天然氣等能源在不久的將來(lái)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(yùn)用．如圖是某風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的外景．

（1）在煤、石油、風(fēng)能、天然氣中屬于可再生能源的是

風(fēng)能

．
（2）圖乙中的

b

圖是發(fā)電機(jī)的原理圖．
（3）當(dāng)風(fēng)速為10m/s時(shí)，一臺(tái)風(fēng)機(jī)1min內(nèi)可獲得的動(dòng)能是2.4×10⁶J，若其中的20%轉(zhuǎn)化為電能，這臺(tái)風(fēng)機(jī)的發(fā)電功率．
（4）這臺(tái)風(fēng)機(jī)工作1h所發(fā)電能相當(dāng)于完全燃燒多少kg標(biāo)準(zhǔn)煤（煤的熱值為3.0×l0⁷J/kg）．
（5）通過(guò)本題的討論，請(qǐng)你舉一例，說(shuō)明能量轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移有一定的方向性．

Answer 1

分析：（1）要解答本題需掌握：可再生能源是能在短時(shí)間內(nèi)形成的能源，可再生資源特點(diǎn)是取之不盡用之不竭．
（2）發(fā)電機(jī)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，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(dòng)能和轉(zhuǎn)化效率，以及工作時(shí)間，根據(jù)公式P=

W

t

可求發(fā)電功率．
（4）已知發(fā)電功率和工作時(shí)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(biāo)準(zhǔn)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(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)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(chǎng)力的作用發(fā)生運(yùn)動(dòng)，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(dòng)，切割磁感應(yīng)線，則電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明此時(shí)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，這是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，是發(fā)電機(jī)的工作原理，符合題意．
故選b．
（3）獲得的電能W_電=η×W_動(dòng)=20%×2.4×10⁶J=4.8×10⁵J，
這臺(tái)風(fēng)機(jī)的發(fā)電功率P=

W

t

=

4.8×105J

60s

=8×10³W．
答：這臺(tái)風(fēng)機(jī)的發(fā)電功率為8×10³W．
（4）這臺(tái)風(fēng)機(jī)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=

W

q

=

2.88×107J

3×107J/kg

=0.96kg．
答：這臺(tái)風(fēng)機(jī)工作1h所發(fā)電能相當(dāng)于完全燃燒0.96kg標(biāo)準(zhǔn)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(lái)，來(lái)年再用，說(shuō)明能量的轉(zhuǎn)移有方向性．汽車制動(dòng)時(shí)，由于摩擦，動(dòng)能轉(zhuǎn)化成了地面、空氣的內(nèi)能，這些能量不能自動(dòng)地用來(lái)再次開動(dòng)汽車，說(shuō)明能量的轉(zhuǎn)化有方向性．

點(diǎn)評(píng)：（1）本題考查電能、電功率、質(zhì)量等的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，還考查了風(fēng)的形成，解題過(guò)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(huì)越來(lái)越少的．