Question

（5分）桂林着力打造广西风电基地，预计到“十二五”期末，建成的风电装机容量达到100万千瓦。如图，风力发电——即是风轮机叶片不断受到风力的推动而转动，继而带动发电机工作输出电能。若风力发电机，每片风叶质量为6t，长为40m。下表给出了1kg空气在不同风速下速度（ν）与动能（E）的关系：（空气密度取1.2kg/m3）

（1）当风速为6m/s时， 每千克空气具有的动能是多少焦耳？

（2）如果一台这样的风力发电机平均每秒可以输出1.2×105J的电能，则1000台这样的风力发电机，一年获得的电能相当于完全燃烧多少千克的煤产生的能量？（一年工作时间按3000h，煤的热值为3×107J/kg）

（3）当风速为10m/s时， 若风力发电机风轮正面迎风，这台发电机每秒钟能对外提供3.8×105J的电能，则它将风能转化为电能的效率是多少？

 

Answer 1

(1) 30J (2) 4.32×107kg (3) 12.6%

【解析】

试题分析：（1）由表格中的数据可知，当风速为6m/s时， 每千克空气具有的动能是30J。

（2）1000台这样的风力发电机，一年获得的电能W =1000Pt =1000×1.2×105W×3×103×3.6×103s=1.296×1015J

需要完全燃烧煤的质量m=W/q=1.296×1015J /3×107J/kg =4.32×107kg

（3）每秒钟通过风轮的空气质量m=ρV=ρSL=1.2kg/m3×3.14×402m2×10m/s×1s=6.0288×104kg，

空气的动能W动=6.0288×104kg×50J/kg=3.0144×106J

它将风能转化为电能的效率η=W电/W动=3.8×105J/3.0144×106J =12.6%

考点：动能 电能 热值 能量转化的效率