Question

淮安熱電廠改進(jìn)工程即將開工，預(yù)計(jì)2010年投產(chǎn)．該電廠是國家“十一五”重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，規(guī)劃裝機(jī)總?cè)萘繛?00萬千瓦，總投資約160億元，其中改進(jìn)工程建設(shè)的發(fā)電機(jī)組是由2臺超超臨界燃煤機(jī)組成，每臺功率達(dá)到100萬千瓦，代表了國內(nèi)火電發(fā)展的方向．所謂超超臨界，意為燃料的超級充分燃燒，二氧化碳等有害氣體超級的絕少排放，發(fā)電效率的超級高效．兩臺機(jī)組投入運(yùn)行后，每年將向華東電網(wǎng)提供100億千瓦時(shí)的電量．
（1）發(fā)電機(jī)的工作原理是什么？改進(jìn)工程投產(chǎn)后，與傳統(tǒng)的熱電廠比較，將有什么顯著的優(yōu)點(diǎn)？（只要答出一點(diǎn)）
（2）若一臺新型發(fā)電機(jī)一年輸出電能6×10⁹kW?h，它一年工作的總時(shí)間為多少天？
（3）如果某傳統(tǒng)燃煤發(fā)電機(jī)每發(fā)出1度電，要消耗熱值為3.0×10⁷J/kg的標(biāo)準(zhǔn)煤0.4kg，該發(fā)電機(jī)的效率為多大？
（4）若電廠通過供電系統(tǒng)用220V的恒定電壓給小剛家所在的離電廠較遠(yuǎn)的小區(qū)供電，某天小剛發(fā)現(xiàn)自家“220V100W”的白熾燈工作10min時(shí)，消耗電能為4.86×10⁴J，已知小剛家進(jìn)戶線上裝有一空氣開關(guān)，當(dāng)電流達(dá)到20A時(shí)，空氣開關(guān)自動(dòng)“跳閘”，他家此時(shí)允許消耗的最大電功率為多大？（不考慮溫度對電阻的影響）

Answer 1

分析：（1）電磁感應(yīng)現(xiàn)象原理是“導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電流”，說明機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能．發(fā)電機(jī)就是機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能，從環(huán)保角度入手分析優(yōu)點(diǎn)；
（2）已知功率和電能的大小，根據(jù)公式t=

W

P

可求工作的時(shí)間；
（3）根據(jù)Q=qm計(jì)算出煤產(chǎn)生的熱量，又知有用的電能，利用效率公式計(jì)算；
（4）根據(jù)消耗的電能和時(shí)間計(jì)算出實(shí)際功率，進(jìn)而計(jì)算出實(shí)際電壓，最后計(jì)算功率．

解答：解：（1）發(fā)電機(jī)的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，這種發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：污染比較小，環(huán)保節(jié)能．
（2）由題意所知，W=6×10⁹kW?h，P=1000000kW=1×10⁶kW
根據(jù)P=

W

t

得到t₁=

W

P

=

6×109kW?h

1×106kW

=6000h=250天；
（3）完全燃燒0.4kg煤所放出的熱量Q=qm=3.0×10⁷J/㎏×0.4㎏=1.2×10⁷J，
又W_有=1kWh=3.6×10⁶J
∴發(fā)電機(jī)的效率η=

W

Q

×100%=

3.6×106J

1.2×107J

×100%=30%
（4）根據(jù)題意：t=10min=600s 燈泡的實(shí)際電功率P_實(shí)=

W

t

=

4.86×104J

600s

=81W
根據(jù)P=UI、I=

U

R

得P=

U2

R

，
P_額=

U 2 額

R

，P_實(shí)=

U 2 實(shí)

R

可得出：

U 2 額

P額

=

U 2 實(shí)

P實(shí)

，
∴U_實(shí)=

U 2 額 P實(shí) P額

=

(220v)2×81W 100W

=198V
∴P=UI=198v×20A=3.96×10³W
答：（1）發(fā)電機(jī)的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，污染比較小，環(huán)保節(jié)能；
（2）發(fā)電機(jī)組一年工作的總時(shí)間為250天；
（3）發(fā)電機(jī)的效率為30%；
（4）消耗的最大電功率為3.96×10³W．

點(diǎn)評：本題考查電學(xué)的計(jì)算，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，還教育我們要養(yǎng)成節(jié)約能源的好習(xí)慣．