Question

15．某电力公司开发出一种圆柱形气球状的发电机如图所示，悬于风力足够大且较稳定的300m高空，中心处大的风扇随风转动，带动发电机，产生的电流通过系着的电线到地面．假如气球体积3.0×10⁵m³，最大发电功率为3000kW．（设300m高空的空气密度为1.2kg/m³）问：
（1）气球在高空受到的浮力是3.528×10⁶N；
（2）若该风力发电机每年工作6000h，则它的最大年发电量是1.8×10⁷kW•h；
（3）风能是属于可再生能源，根据发电机工作的原理推测其内部必备的组成是电磁体、线圈．

Answer 1

分析 （1）阿基米德原理适用于气体，知道空气的密度、气球的体积（排开空气的体积），利用阿基米德原理求气球受到的浮力；
（2）知道发电机的最大发电功率，利用P=$\frac{W}{t}$求最大年发电量；
（3）太阳能、水能、风能等属于可再生能源，煤、石油、天然气属于不可再生能源；发电机是利用电磁感应原理制成的，其主要构造：电磁体、线圈；

解答 解：（1）V_排=V_气球=3×10⁵m³，
气球受到的浮力：
F_浮=ρ_空气gV_排=1.2kg/m³×9.8N/kg×3×10⁵m³=3.528×10⁶N；
（2）由P=$\frac{W}{t}$可得，最大年发电量：
W=Pt=3000kW×6000h=1.8×10⁷kW•h；
（3）风能是属于可再生能源，发电机主要由电磁体、线圈组成；
故答案为：（1）3.528×10⁶；（2）1.8×10⁷；（3）电磁体；线圈．

点评 本题考查了学生对阿基米德原理、电功的计算、能源分类、发电机的原理及构造的了解与掌握，计算时注意单位统一，特别电功（发电量）的计算，利用好“P-W、W-kW•h、t-h”这一套单位．