Question

某電力公司開發(fā)出一種圓柱形氣球狀的發(fā)電機(jī)（圖為示意圖），懸于風(fēng)力足夠大且較穩(wěn)定的300米高空，中心處大的風(fēng)扇隨風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生的電流通過(guò)系著的電線傳到地面．假如氣球體積4.0×10⁵米³，最大發(fā)電功率為2500千瓦；（設(shè)300米高空的空氣密度為1.2千克/米³）問：
（l）氣球在高空受到的浮力為多少？
（2）若該風(fēng)力發(fā)電機(jī)每年工作6000小時(shí)，則它的最大年發(fā)電量是多少千瓦時(shí)？
（3）根據(jù)發(fā)電機(jī)的工作原理推測(cè)其內(nèi)部必備的組成部件是什么？
（4）A、B、C、D表示四個(gè)不同地區(qū)300米高空一年內(nèi)的平均風(fēng)速，哪個(gè)地區(qū)最適合風(fēng)力發(fā)電？

Answer 1

分析：（1）根據(jù)阿基米德原理，浸在液體或氣體中的物體受到的浮力等于排開的液體或氣體受到的重力，所以F浮=ρ液gV排或F浮=ρ氣gV排；
（2）知道發(fā)電機(jī)的最大發(fā)電功率，利用公式W=Pt求最大年發(fā)電量；
（3）發(fā)電機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理制成的，其主要構(gòu)造：磁鐵、線圈（或定子、轉(zhuǎn)子）；
（4）根據(jù)4個(gè)地區(qū)風(fēng)速大小和有風(fēng)的時(shí)間分析，要適合發(fā)電，風(fēng)速要大，且要正常．

解答：解：（1）V_排=V_氣球=4.0×10⁵m³，
氣球受到的浮力：
F_浮=ρ_空氣gV_排
=1.2kg/m³×10N/kg×4.0×10⁵m³
=4.8×10⁶N；
（2）由P=

W

t

得，
W=Pt=2500kW×6000h=1.5×10⁷kW?h；
（3）發(fā)電機(jī)主要由電磁體、線圈組成；
（4）由圖知，AB地區(qū)有時(shí)風(fēng)速大，但風(fēng)速小的時(shí)間長(zhǎng)，D地區(qū)整年風(fēng)速小，只有C地區(qū)平均風(fēng)速比較大，該地區(qū)最適合風(fēng)力發(fā)電．
答：（l）氣球在高空受到的浮力為4.8×10⁶N；
（2）該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最大年發(fā)電量是1.5×10⁷kW?h；
（3）發(fā)電機(jī)內(nèi)部必備的組成部件是磁鐵、線圈（或定子、轉(zhuǎn)子）；
（4）C．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了學(xué)生對(duì)阿基米德原理、電功的計(jì)算、發(fā)電機(jī)的原理及構(gòu)造的了解與掌握，首先要掌握最基本的計(jì)算公式，在計(jì)算代入數(shù)據(jù)時(shí)注意單位統(tǒng)一，特別電功（發(fā)電量）的計(jì)算，利用好“P-W、W-kW?h、t-h”這一套單位．