Question

7．如圖是我國(guó)西部某地區(qū)風(fēng)力發(fā)電的外景．下表給出了在不同風(fēng)速下一臺(tái)風(fēng)車(chē)獲得的能量．若此地平均風(fēng)速為15m/s，1臺(tái)這樣的風(fēng)車(chē)10min獲得的風(fēng)能是7.2×10⁷J；若某時(shí)間內(nèi)風(fēng)速為12m/s，一臺(tái)風(fēng)車(chē)工作1h所產(chǎn)生的電能可以供18只“220V-100W”燈泡正常工作8h，則18只“220V-100W”燈泡正常工作8h需要電能14.4kw•h，這臺(tái)風(fēng)車(chē)發(fā)電效率為15%．

平均風(fēng)速（m/s）	5	10	15	20	25	30
1s內(nèi)獲得的能量（×104J）	4	8	12	16	20	24

Answer 1

分析 （1）根據(jù)上表所提供的數(shù)據(jù)，知道此地平均風(fēng)速為15m/s時(shí)，1s內(nèi)獲得的能量，進(jìn)而求出10min獲得的風(fēng)能；
（2）根據(jù)上表所提供的數(shù)據(jù)可以看出風(fēng)車(chē)獲得的能量與風(fēng)速成正比關(guān)系，進(jìn)而得出當(dāng)風(fēng)速為12m/s時(shí)，1s內(nèi)獲得的能量，從而求1h獲得的能量；
已知燈泡的額定功率和工作時(shí)間，根據(jù)公式W=Pt可求燈泡消耗的電能；燈泡消耗的電能與風(fēng)車(chē)產(chǎn)生的電能之比就是這臺(tái)風(fēng)車(chē)發(fā)電的效率．

解答 解：（1）若此地平均風(fēng)速為15m/s，
由上表可知，1s內(nèi)獲得的能量（即功率）：P₁=12×10⁴J/s=1.2×10⁵J/s，
則10分鐘獲得的風(fēng)能：
W₁=P₁t₁=1.2×10⁵J/s×10×60s=7.2×10⁷J；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，1s內(nèi)風(fēng)車(chē)獲得的能量隨風(fēng)速的增大而增大，并且成倍數(shù)的增加，
所以1s內(nèi)風(fēng)車(chē)獲得的能量與風(fēng)速成正比關(guān)系，即：$\frac{{P}_{1}}{{P}_{2}}$=$\frac{{v}_{1}}{{v}_{2}}$；
若風(fēng)速為12m/s時(shí)，1s內(nèi)獲得的能量（即功率）：
P₂=$\frac{{v}_{2}}{{v}_{1}}$P₁=$\frac{12m/s}{15m/s}$×1.2×10⁵J/s=9.6×10⁴J/s，
則風(fēng)車(chē)工作1小時(shí)獲得的能量：
W_總=P₂t₂=9.6×10⁴J/s×3600s=3.456×10⁸J；
風(fēng)車(chē)工作1小時(shí)產(chǎn)生的電能（可供18只“220V-100W”燈泡正常工作8h）：
W=Pt=18×100W×8×3600s=5.184×10⁷J=14.4kW•h；
故風(fēng)車(chē)發(fā)電的效率：
η=$\frac{W}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{5.184×1{0}^{7}J}{3.456×1{0}^{8}J}$×100%=15%．
故答案為：7.2×10⁷；14.4；15%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查消耗電能、產(chǎn)生能量及效率的計(jì)算等知識(shí)，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，要學(xué)會(huì)從題目所給信息中找到有用的信息，解題過(guò)程中要注意單位的統(tǒng)一．