Question

19．風(fēng)力發(fā)電，是利用風(fēng)能這一可再生清潔能源來(lái)發(fā)電．由于沒(méi)有燃料問(wèn)題，也不會(huì)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(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)室外的一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的照片．下表給出了在不同風(fēng)速下該地區(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出的電功率．

風(fēng)速/ms-1	3	6	9	12	15	18	…
輸出電功率/kW	20	160	540	1280	2500	4320	…

①當(dāng)風(fēng)速為6m/s時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作1h所產(chǎn)生的電能是多少度？
②當(dāng)風(fēng)速為15m/s時(shí)，風(fēng)車(chē)組1h獲得的風(fēng)能為2.5×10⁴kW•h，則此時(shí)該風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(jī)提供，需要消耗多少汽油？（汽油熱值為5×10⁷J/kg）．請(qǐng)從能源利用等角度說(shuō)說(shuō)使用風(fēng)能的優(yōu)點(diǎn)．至少答出一點(diǎn)．

Answer 1

分析 （1）由風(fēng)速為6m/s時(shí)的輸出電功率和工作時(shí)間，根據(jù)公式W=Pt可求產(chǎn)生的電能．
（2）已知風(fēng)速為15m/s時(shí)，風(fēng)車(chē)組1h獲得的風(fēng)能為2.5×10⁴ kW•h，再根據(jù)表格可知確定此時(shí)產(chǎn)生的電能，利用η=$\frac{{W}_{電}}{{W}_{風(fēng)}}$×100%即可求出風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(hù)方面談一下使用風(fēng)能的優(yōu)點(diǎn)．

解答 解：①當(dāng)風(fēng)速為6 m/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160 kW
故風(fēng)力發(fā)電機(jī)組1h輸出的電能是：
W=Pt=160kW×1h=160kW•h=160度；
②由題知，當(dāng)風(fēng)速為15 m/s時(shí)，風(fēng)車(chē)組1h獲得的風(fēng)能是：
W_風(fēng)=2.5×10⁴kW•h，
風(fēng)力發(fā)電機(jī)組1h輸出的電能是：
W_電=P_電t'=2500kW×1h=2500kW•h，
則風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率：
η=$\frac{{W}_{電}}{{W}_{風(fēng)}}$×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(fēng)能的優(yōu)點(diǎn)：清潔、無(wú)污染等．
答：（1）當(dāng)風(fēng)速為6m/s時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作1h所產(chǎn)生的電能是160度率；
（2）該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率是10%；需要消耗45kg汽油；使用風(fēng)能清潔、無(wú)污染等．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電功、效率的計(jì)算及數(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(wèn)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)．