空气的流动形成风,风具有能量,称为风能.风能具有来源丰富、安全卫生等优点.图是我国某地区风力发电的外景图.风力发电机中的叶片在风力的推动下转动,并带动机头发电机发电,

发布时间:2020-08-09 07:57:20

空气的流动形成风,风具有能量,称为风能.风能具有来源丰富、安全卫生等优点.图是我国某地区风力发电的外景图.风力发电机中的叶片在风力的推动下转动,并带动机头发电机发电,为人们提供电能.设该地区空气密度为1.3kg/m3,一台风车的轮叶转动时可以形成面积为600m2的圆面.
(1)、若风速为10m/s,则ls内冲击到风车轮叶形成的圆面的空气质量是多少kg?已知1kg空气以这样的速度运动时具有的动能是50J,10台这样的风车工作ls所产生的电能可供1盏“220V??60W”灯炮正常工作2h,求这种风车发电的效率.
(2)、若此地年平均风速为15m/s,100台这样的风车一年(工作时间按4000h计算)获得的风能相当于完全燃烧多少kg煤?(煤的热值为3×107J/kg)
(3)、请你结合风力发电的实际情况及图4中的有关信息说明自前风力发电开发的困难和前景.

网友回答

解:(1)每秒钟通过的空气流的长度为:L=vt=10m/s×1s=10m,每秒钟通过风车轮叶形成的圆面空气流的体积为:V=SL=600m2×10m=6×103m3,
空气流的质量为:m=ρV=1.3kg/m3×6×103m3=7.8×103kg,
1台风车工作1s获得的空气的动能为:E0=7.8×103kg×50J/kg=3.9×105J,
10台风车工作1s获得的空气的动能为:E=10E0=10×3.9×105J=3.9×106J,
10台风车工作1s产生的电能为:E电=Pt=60W×2×3600S=4.32×105J,
风车发电的效率为:η=×100%=×100%=11%.
答:ls内冲击到风车轮叶形成的圆面的空气质量是7.8×103kg;这种风车发电的效率为11%.
(2)1kg空气以15m/s的速度运动时具有的动能为E1===112.5J,
100台风车一年获提的风能为?E总=100×4000×3600×112.5J=1.62×1011J,
如果这些能量是由完全燃烧煤来获得,则煤的质量应为:
m===5.4×103kg,
答:获得的风能相当于完全燃烧5.4×103kg煤.
(3)风力发电的实际困难为:
风力不稳定,前期投资大,导致风力发电成本较高等.
前景:随着技术不断的成熟,成本下降较快,有望低于火力发电成本;风力发电对环境几乎没有污染等.
解析分析:(1)①根据风速为10m/s,求出每秒钟通过的空气流的长度L,然后再根据V=SL求出每秒钟通过风车轮叶形成的圆面空气流的体积,再根据密度公式变形m=ρV即可求出空气流的质量.
②先求出1台风车工作1s获得的空气的动能,然后可知10台风车工作1s获得的空气的动能,再根据E电=Pt求出10台风车工作1s产生的电能,然后利用η=×100%即可求出风车发电的效率.
(2)先求出100台风车一年获提的风能,如果这些能量是由完全燃烧煤来获得,利用m=可求得煤的质量.
(3)风力发电开发的困难:风力不稳定;前期投资大,导致风力发电成本较高等.
风力发电开发的前景:随着技术不断的成熟,成本下降较快,有望低于火力发电成本;风力发电对环境几乎没有污染等.

点评:本题主要考查学生对:风力发电的能量转化和燃料燃烧的放热公式的理解和掌握.难度较大,知识点繁琐,容易出错.
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