Question

2008年1月2日我省第一個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在三門峽落成．發(fā)電機(jī)組連同底座共重80t．中間的鋼柱高61.5米．底部直徑4米．與主機(jī)連在一起的3片“風(fēng)葉”，每片長(zhǎng)37.5米．面積約為20m²．
（1）風(fēng)能是屬于

可再生

（可再生或不可再生）能源．風(fēng)力發(fā)電的主要優(yōu)點(diǎn)為（兩點(diǎn)）

無污染、環(huán)保

（2）發(fā)電機(jī)底座對(duì)地面的壓強(qiáng)為多少？（g取10N/kg）
（3）若平均風(fēng)速為6m/s，空氣的密度為1.29kg/m³，則每秒鐘吹到每個(gè)葉片上的空氣的質(zhì)量為多少？
（4）一期工程計(jì)劃安裝17臺(tái)總功率為1500千瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組．預(yù)計(jì)每年（按360天汁算）并網(wǎng)電量為多少千瓦時(shí)．與燃煤發(fā)電相比．每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤多少噸？（標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為3×10⁷J/kg）

Answer 1

分析：（1）由可再生能源與不可再生能源的分類要求來看，可以從自然界源源不斷地得到的能源稱之為可再生能源；一旦消耗就很難再生的能源稱之為不可再生能源．
（2）此時(shí)發(fā)電機(jī)組對(duì)地面的壓力就等于發(fā)電機(jī)組的重力，已知其接觸面積，據(jù)公式P=

F

S

計(jì)算即可；
（3）每秒鐘吹過每個(gè)葉片上的空氣看做一個(gè)長(zhǎng)方體，據(jù)風(fēng)速和時(shí)間可計(jì)算出空氣在這段時(shí)間內(nèi)所走的路程，而后據(jù)葉片的面積可計(jì)算成這段空氣柱的體積，在據(jù)密度公式可以計(jì)算出這段時(shí)間吹過每個(gè)葉片的空氣的質(zhì)量．
（4）根據(jù)W=Pt求出預(yù)計(jì)每年并網(wǎng)的電量，由于燃燒煤所產(chǎn)生的熱量與上面的發(fā)電量是相等的，故據(jù)公式Q=mq的變形公式可計(jì)算出每年可節(jié)約的煤的質(zhì)量．

解答：解：（1）風(fēng)能是可以從自然界源源不斷地得到的能源，即為可再生能源，其優(yōu)點(diǎn)是無污染、環(huán)保、節(jié)能、成本低等．
（2）此時(shí)發(fā)電機(jī)組對(duì)地面的壓力：
F=G=mg=80000kg×10N/kg=800000N；
底座的面積：
S=πr²=3.14×（2m）²=12.56m²，
發(fā)電機(jī)組對(duì)地面的壓強(qiáng)：
P=

F

S

=

800000N

12.56m2

=6.37×10⁴Pa．
（3）在一秒鐘內(nèi)空氣所走的路程是：S=6m；
此時(shí)該部分空氣的體積為V=Sh=20m²×6m=120m³，
故此時(shí)吹過葉片的空氣的質(zhì)量是m=ρv=1.29kg/m³×120m³=154.8kg；
（4）預(yù)計(jì)每年并網(wǎng)的電量W=Pt=1500KW×360×24h=1.296×10⁷KW?h，
∵Q_放=W_電=1.296×10⁷KW?h=4.6656×10¹³J；
∴需要標(biāo)準(zhǔn)煤的質(zhì)量：
m=

Q放

q

=

4.6656×1013

3×107J/kg

=1.5552×10⁶kg=1555.2t．
答：（1）可再生，無污染、環(huán)保（合理即可）；
（2）發(fā)電機(jī)底座對(duì)地面的壓強(qiáng)為6.37×10⁴Pa；
（3）每秒鐘吹到每個(gè)葉片上的空氣的質(zhì)量為154.8kg；
（4）每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1555.2噸．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道電學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)的綜合計(jì)算題，關(guān)鍵是公式及其變形式的靈活運(yùn)用，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，屬于中考常見題型．