Question

（2011?南昌）長(zhǎng)嶺風(fēng)電場(chǎng)系江西省已建成規(guī)模最大的風(fēng)力電場(chǎng)，場(chǎng)址位于九江市廬山區(qū)海會(huì)鎮(zhèn)，年上網(wǎng)電量約為6915萬(wàn)kW?h．該風(fēng)力電廠技術(shù)先進(jìn)，在機(jī)房監(jiān)視屏上可以看到各風(fēng)電機(jī)組工作情況，如圖所示，其中CLA-08機(jī)組，顯示風(fēng)速為4m/s，發(fā)電功率為135kW；若該地區(qū)空氣密度為1.3kg/m³，一臺(tái)風(fēng)車(chē)的輪葉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)按有效掃風(fēng)面積為100m²的圓面計(jì)算，則：
（1）1min內(nèi)有多少kg的空氣沖擊這臺(tái)風(fēng)車(chē)輪葉轉(zhuǎn)動(dòng)形成的有效圓面？
（2）這臺(tái)風(fēng)車(chē)工作1h輸出的電能是多少kW?h？相當(dāng)于完全燃燒多少kg的煤？（煤的熱值為3×10⁷J/kg）
（3）從機(jī)房監(jiān)視屏上，可以發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？

Answer 1

分析：（1）已知風(fēng)速和時(shí)間以及有效掃風(fēng)面積，利用公式V=Sh=Svt可求空氣的體積；再利用公式m=ρV求出空氣的質(zhì)量；
（2）已知發(fā)電功率和工作時(shí)間，根據(jù)公式W=Pt可求輸出的電能；再利用公式Q=qm求出完全燃燒煤的質(zhì)量；
（3）從機(jī)房監(jiān)視屏上，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)風(fēng)速為6.88m/s時(shí)，功率為398kw；風(fēng)速為6.33m/s時(shí)，功率為375kw；風(fēng)速為2.83m/s時(shí)，功率為8kw；從一上可以得出結(jié)論．

解答：解：（1）空氣的體積V=Sh=SV_風(fēng)t=100m²×4m/s×60s=24000m³；
空氣的質(zhì)量m=ρV=1.3kg/m³×24000m³=3.12×10⁴kg；
答：1min內(nèi)有3.12×10⁴kg的空氣沖擊這臺(tái)風(fēng)車(chē)輪葉轉(zhuǎn)動(dòng)形成的有效圓面；
（2）這臺(tái)風(fēng)車(chē)工作1h輸出的電能是W=Pt=135kw×1h=135kw?h=4.86×10⁸J；
相當(dāng)于燃燒煤的質(zhì)量m_煤=

W

q

=

4.86×108J

3×107J/kg

=16.2kg；
答：這臺(tái)風(fēng)車(chē)工作1h輸出的電能是135kW?h；相當(dāng)于完全燃燒16.2kg煤放出的熱量；
（3）從機(jī)房監(jiān)視屏上，可以發(fā)現(xiàn)：風(fēng)機(jī)的發(fā)電功率與風(fēng)速有關(guān)；風(fēng)速越大，發(fā)電功率越大．

點(diǎn)評(píng)：本題考查和風(fēng)力發(fā)電有關(guān)的知識(shí)，要學(xué)會(huì)靈活應(yīng)用各種公式；關(guān)鍵是能從題目所給信息中找到有用的數(shù)據(jù)，再就是告訴我們風(fēng)力發(fā)電即環(huán)保又節(jié)能，是一種新型能源．