Question

15．如圖所示為某一風(fēng)電場風(fēng)電機(jī)組，一期工程由33臺(tái)單機(jī)容量1500千瓦的風(fēng)電機(jī)組組成，設(shè)計(jì)年發(fā)電量1.02億千瓦時(shí)，每年約可為8.5萬家庭提供清潔電能，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤3.6萬噸，如下表所示給出了不同風(fēng)俗下每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率．
（1）當(dāng)風(fēng)速為6m/s時(shí)，每臺(tái)這樣的風(fēng)力風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作一天輸出的電能相當(dāng)于完全燃燒煤多少噸？（煤的熱值為3.0×l0⁷J/kg，結(jié)果保留一位小數(shù)）
（2）由表中數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所輸出的電功率與風(fēng)速有什么關(guān)系？
（3）請(qǐng)你談一談風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)越性和不足之處．（各談一條即可）

平均風(fēng)速（m/s-1）	6	9	12	15	18	…
輸出電功率	（kW）160	540	1280	2500	4320	…

Answer 1

分析 （1）根據(jù)W=Pt求出消耗的電能，然后根據(jù)Q=mq的變形即可求出質(zhì)量；
（2）分析表中數(shù)據(jù)可看出，通過找出各列中數(shù)據(jù)的關(guān)系通過推理即可找到輸出的電功率與風(fēng)速規(guī)律；
（3）風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)可從環(huán)保以及能源分類方面進(jìn)行分析；不足可從隨機(jī)性以及不穩(wěn)定性方面分析．

解答 解：（1）風(fēng)速為6m/s時(shí)，由數(shù)據(jù)表格知，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出的電功率是160kW；
故風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一天輸出的電能：W=Pt=160kW×24h=3840kW•h=1.3824×10¹⁰J；
由Q=mq可得，m=$\frac{Q}{q}$=$\frac{1.3824×1{0}^{10}J}{3×1{0}^{7}J/kg}$≈0.5×10³kg=0.5t；
（2）分析表中數(shù)據(jù)可看出：
當(dāng)風(fēng)速12m/s時(shí)為風(fēng)速為6m/s時(shí)的2倍，則輸出電功率1280kW為風(fēng)速為6m/s時(shí)輸出電功率160kW的8倍；
當(dāng)風(fēng)速18m/s時(shí)為風(fēng)速為6m/s時(shí)的3倍，則輸出電功率4320kW為風(fēng)速為6m/s時(shí)輸出電功率160kW的27倍；
所以當(dāng)風(fēng)速增大為原來的n倍，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出的電功率增大為原來的n³倍．
（3）風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)：清潔、無污染、屬于可再生能源．
風(fēng)力發(fā)電的不足：具有隨機(jī)性，不穩(wěn)定．
答：（1）當(dāng)風(fēng)速為6m/s時(shí)，每臺(tái)這樣的風(fēng)力風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作一天輸出的電能相當(dāng)于完全燃燒煤0.5t；
（2）當(dāng)風(fēng)速增大為原來的n倍，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出的電功率增大為原來的n³倍．
（3）風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)：清潔、無污染、屬于可再生能源．
風(fēng)力發(fā)電的不足：具有隨機(jī)性，不穩(wěn)定．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電功、熱量計(jì)算公式及數(shù)據(jù)的分析題，這要求同學(xué)們平時(shí)注意聯(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(shí)，注重基本素質(zhì)和能力的培養(yǎng)．