Question

（2013?濟(jì)源二模）礦山、工廠燈場所都有大型的換氣排風(fēng)設(shè)備，風(fēng)口平均風(fēng)速約9m/s，這些風(fēng)能浪費(fèi)了十分可惜．某工廠就發(fā)明了“排風(fēng)再利用發(fā)電系統(tǒng)”，即讓排出的風(fēng)推動小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電．
（1）碘鎢燈有體積小、亮度大、壽命長等特點(diǎn)，該廠用“220V 80W”的碘鎢燈來照明，該燈正常發(fā)光時(shí)的電阻是多少？
（2）風(fēng)機(jī)每小時(shí)排出空氣1.296×10⁵m³，每立方米這樣的空氣的動能是50J．若該發(fā)電機(jī)把空氣動能的50%轉(zhuǎn)化為電能，則該發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率是多少瓦？
（3）把這臺發(fā)電機(jī)工作一天（24小時(shí)）獲得的電能儲存起來，可供多少盞這樣的碘鎢燈正常工作一個(gè)晚上（按9小時(shí)計(jì)算）？

Answer 1

分析：（1）知道燈的額定功率和額定電壓，可利用公式R=

U2

P

計(jì)算出燈正常發(fā)光時(shí)的電阻．
（2）已知排風(fēng)機(jī)每小時(shí)排出的空氣和每立方米空氣的動能，從而可以計(jì)算出每小時(shí)獲得的動能，又知道動能的50%轉(zhuǎn)化為電能，從而可以就算出獲得的電能，最后再利用公式P=

W

t

計(jì)算出發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率．
（3）已知發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率，可利用公式W=Pt計(jì)算出發(fā)電機(jī)工作24小時(shí)獲得的電能，又知道燈泡的額定功率和工作時(shí)間，可利用公式W=Pt計(jì)算出燈泡正常工作一個(gè)晚上消耗的電能，從而可以計(jì)算出燈泡的個(gè)數(shù)．

解答：解：（1）U_額=220V，P_額=80W，
∵P=

U2

R

，
∴燈正常發(fā)光時(shí)的電阻為：R=

U 2 額

P額

=

(220V)2

80W

=605Ω．
（2）∵排風(fēng)機(jī)每小時(shí)排出空氣1.296×l0⁵m³，每立方米這樣的空氣的動能是50J．
∴每小時(shí)獲得的動能為：W_動=1.296×l0⁵m³×50J/m³ =6.48×l0⁶J，
而動能的50%轉(zhuǎn)化為電能，
∴獲得的電能為：W=W_動×50%=6.48×l0⁶J×50%=3.24×l0⁶J，t=1h=3600s，
∴發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率為：P=

W

t

=

3.24×106J

3600s

=900W．
（3）∵t_總=24h，P=900W=0.9kW．
∴發(fā)電機(jī)工作24小時(shí)獲得的電能為：W_總=Pt_總=0.9kW×24h=21.6kW?h，
W_燈=P_額t_燈=0.08kW×9h=0.72kW?h，
則碘鎢燈的盞數(shù)為：n=

W總

P額

=

21.6kW?h

0.72kW?h

=30盞．
答：（1）該燈正常發(fā)光時(shí)的電阻是605Ω．
（2）該發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率是900W．
（3）可以供30盞這樣的碘鎢燈正常工作一個(gè)晚上．

點(diǎn)評：①本題考查電能和電功率的計(jì)算，以及風(fēng)力發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化的理解和掌握，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，解題過程中要注意單位的換算．
②要解好此題，要求同學(xué)們平時(shí)關(guān)注科學(xué)，增加課外閱讀量；聯(lián)系實(shí)際，拓寬視野，直面現(xiàn)實(shí)生活中的物理問題，學(xué)以致用；活化物理基本知識，注重基本素質(zhì)和能力的培養(yǎng)．