(2007年全國初中應用物理知識競賽)空氣的流動形成風,風具有能量,稱為風能。風能具有來源豐富、安全衛(wèi)生等優(yōu)點。圖2A是我國某地區(qū)風力發(fā)電的外景圖。風力發(fā)電機中的葉片在風力的推動下轉(zhuǎn)動,并帶動機頭發(fā)電機發(fā)電,為人們提供電能。設(shè)該地區(qū)空氣密度為1.3kg/m3,一臺風車的輪葉轉(zhuǎn)動時可以形成面積為600m2的圓面。

(1) 、若風速為10m/s,則ls內(nèi)沖擊到風車輪葉形成的圓面的空氣質(zhì)量是多少kg?已知1kg空氣以這樣的速度運動時具有的動能是50J,10臺這樣的風車工作ls所產(chǎn)生的電能可供1盞“220V 60W”燈炮正常工作2h,求這種風車發(fā)電的效率。

(2)、若此地年平均風速為15m/s,100臺這樣的風車一年(工作時間按4000h計算)獲得的風能相當于完全燃燒多少kg煤?(煤的熱值為3×107J/kg)

(3)、請你結(jié)合風力發(fā)電的實際情況及圖4中的有關(guān)信息說明自前風力發(fā)電開發(fā)的困難和前景。




解析:(1).每秒鐘通過的空氣流的長度為:L=vt=10m/s×1s=10m。

每秒鐘通過風車輪葉形成的圓面空氣流的體積V=SL=600m2×10m=6×103m3。

每秒鐘通過風車輪葉空氣流的質(zhì)量為:m=rV=1.3kg/m3×6×103m3=7.8×103kg。

1臺風車工作1s獲得的空氣的動能為:E0=7.8×103kg×50J/kg=3.9×105J。

10臺風車工作1s獲得的空氣的動能為:E=10 E0=10×3.9×105J=3.9×106J。

10臺風車工作1s產(chǎn)生的電能為:E=Pt=60W×2×3600s=4.32×105J

風車發(fā)電的效率為:η= E/E×100%=4.32×105J/3.9×106J×100%=11%。

(2).100臺風車1s獲得的風能為 E0=100×12×104J=12×107J

100臺風車一年獲的風能為 E=4000×3600×1.2×107J=1.728×1014J

如果這些能量是由完全燃燒煤來獲得,則煤的質(zhì)量應為:

m=E/q=1.728×1014J/3×107J/kg=5.76×106kg

(3).風力發(fā)電的實際困難為:風力不穩(wěn)定,前期投資大,導致風力發(fā)電成本較高等。

前景:隨著技術(shù)不斷的成熟,成本下降較快,有望低于火力發(fā)電成本;風力發(fā)電對環(huán)境幾乎沒有污染等。

【點評】此題以風車發(fā)電為切入點,考查密度、動能、能量、效率、熱值及其相關(guān)知識點。


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A.在低溫物質(zhì)處,介質(zhì)從空氣中吸熱    B在低溫物質(zhì)處,空氣從介質(zhì)中吸熱

C.在高溫物質(zhì)處,介質(zhì)從冷水中吸熱     D在高溫物質(zhì)處,冷水從介質(zhì)中吸熱

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小燈泡(點光源)發(fā)出的光沿半徑向外傳播,在單位時間內(nèi)通過與傳播方向垂直的單位面積的光能叫做光強。有同學設(shè)計并進行了如圖 所示的實驗:將一個“6伏,8.0瓦”的小燈泡接入電路,使之正常發(fā)光,在燈泡燈絲的同一水平面、正對光線方向放一個光強傳感器,以測定與光源間距為d時相應的光強值I,測得多組數(shù)據(jù);將數(shù)據(jù)標在I-1/d2坐標圖上,得到一根過原點的直線。根據(jù)圖線,求出該小燈泡將電能轉(zhuǎn)化為光能的效率。(已知球表面積計算公式為S=4πR2,R為球半徑)

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(2)籃球運動員始終處于屏幕上,我們?yōu)槭裁磿杏X他們在跑動呢?

________________________________________________________________________________________________________________________________________

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