Question

19．風力發(fā)電，是利用風能這一可再生清潔能源來發(fā)電．由于沒有燃料問題，也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染，符合“節(jié)能減排、低碳生活”的理念而正在世界形成熱潮．如圖是某地區(qū)風力發(fā)電系統(tǒng)室外的一臺風力發(fā)電機的照片．下表給出了在不同風速下該地區(qū)風力發(fā)電機組輸出的電功率．

風速/ms-1	3	6	9	12	15	18	…
輸出電功率/kW	20	160	540	1280	2500	4320	…

①當風速為6m/s時，風力發(fā)電機組工作1h所產(chǎn)生的電能是多少度？
②當風速為15m/s時，風車組1h獲得的風能為2.5×10⁴kW•h，則此時該風力發(fā)電機組的發(fā)電效率是多少？若這些電能由效率為40%的汽油發(fā)電機提供，需要消耗多少汽油？（汽油熱值為5×10⁷J/kg）．請從能源利用等角度說說使用風能的優(yōu)點．至少答出一點．

Answer 1

分析 （1）由風速為6m/s時的輸出電功率和工作時間，根據(jù)公式W=Pt可求產(chǎn)生的電能．
（2）已知風速為15m/s時，風車組1h獲得的風能為2.5×10⁴ kW•h，再根據(jù)表格可知確定此時產(chǎn)生的電能，利用η=$\frac{{W}_{電}}{{W}_{風}}$×100%即可求出風力發(fā)電機的發(fā)電效率；
根據(jù)題意求出汽油燃燒放出的熱量，根據(jù)Q=mq求出燃燒汽油的質(zhì)量；從環(huán)境保護方面談一下使用風能的優(yōu)點．

解答 解：①當風速為6 m/s時，由數(shù)據(jù)表格知，風力發(fā)電機組輸出的電功率是160 kW
故風力發(fā)電機組1h輸出的電能是：
W=Pt=160kW×1h=160kW•h=160度；
②由題知，當風速為15 m/s時，風車組1h獲得的風能是：
W_風=2.5×10⁴kW•h，
風力發(fā)電機組1h輸出的電能是：
W_電=P_電t'=2500kW×1h=2500kW•h，
則風力發(fā)電機組的發(fā)電效率：
η=$\frac{{W}_{電}}{{W}_{風}}$×100%=$\frac{2500kW}{2.5×1{0}^{4}kW}$×100%=10%；
電能：W_電=2500kW•h=2500×3.6×10⁶J=9×10⁹J，
由Q_電=ηQ_放得：
燃燒汽油放出的熱量：Q_放=$\frac{{Q}_{電}}{η}$=$\frac{9×1{0}^{9}J}{40%}$=2.25×10¹⁰J，
由Q=mq得，燃燒汽油的質(zhì)量：
m_汽油=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{2.25×1{0}^{9}J}{5×1{0}^{7}J/kg}$=45kg；    
使用風能的優(yōu)點：清潔、無污染等．
答：（1）當風速為6m/s時，風力發(fā)電機組工作1h所產(chǎn)生的電能是160度率；
（2）該風力發(fā)電機組的發(fā)電效率是10%；需要消耗45kg汽油；使用風能清潔、無污染等．

點評 本題考查電功、效率的計算及數(shù)據(jù)的分析題，這要求同學(xué)們平時注意聯(lián)系實際，拓寬視野，直面現(xiàn)實生活中的物理問題，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)．