题目内容
空气的流动形成风，风具有能量，称为风能。风能具有来源丰富、安全卫生等优点。图3是我国某地区风力发电的外景图。风力发电机中的叶片在风力的推动下转动，并带动机头发电机发电，为人们提供电能。设该地区空气密度为1.3kg／m3，一台风车的轮叶转动时可以形成面积为600m2的圆面。
1．若风速为10 m／s，则1s内冲击到风车轮叶形成的圆面的空气质量是多少kg?已知1kg空气以这样的速度运动时具有的动能是50J，10台这样的风车工作ls所产生的电能可供l盏“220V 60W”灯泡正常工作2h，求这种风车发电的效率。
2．若此地年平均风速为15 m／s，100台这样的风车一年(工作时间按4000h计算)获得的风能相当于完全燃烧多少kg煤?(煤的热值为3xlO7J／kg)
3．请你结合风力发电的实际情况及图4中的有关信息说明目前风力发电开发的困难和前景。
1．每秒钟通过的空气流的长度为：L=vt=10m/s×1s=10m……1分
每秒钟通过风车轮叶形成的圆面空气流的体积为：……1分
V=SL=600m2×10m=6×103m3……1分
空气流的质量为：m=pV=1.3kg/m3×6×103m3=7.8×103kg………1分
1台风车工作1s获得的空气的动能为：E0=7.8×103kg×50J/kg=3.9×105J…………1分
10台风车工作1s获得的空气的动能为：E=10 E0=10×3.9×105J=3.9×106J…………1分
10台风车工作1s产生的电能为：E电=pt=60W×2×3600S=4.32×105J……………2分
风车发电的效率为：η= E电/E×100%=4.32×105J/3.9×106J×100%=11%………1分
2．100台风车1s获得的风能为 E0‘=100×12×104J=12×107J………………1分
100台风车一年获提的风能为 E总=4000×3600×1.2×107J=1.728×1014J…2分
如果这些能量是由完全燃烧煤来获得，则煤的质量应为：
m=E总/q=1.728×1014J/3×107J/kg=5.76×106kg……1分
3．风力发电的实际困难为：
风力不稳定，前期投资大，导致风力发电成本较高等。…………1分
前景：随着技术不断的成熟，成本下降较快，有望低于火力发电成本；风力发电对环境几乎没有污染等。
图7 所示为一种太阳能照明灯，太阳能电池板供1 只“220 V 40W ”的电子节能灯工作。若太阳能电池板接收太阳能的有效面积为0.3m2，地球上该处与太阳光垂直的表面接收的太阳辐射能约为7.2×104J/(min·m2)，太阳光照一天，恰好可供电子节能灯工作10h。假设太阳光一直垂直照射太阳能电池板，且不考虑天气影响，每天以8h 计算。求：
1．太阳能照明灯利用太阳能的效率大约是多少？
2．若200W的白炽灯与这种 40W 的电子节能灯的发光效果相当。请你根据下表中数据计算说明：按目前价格使用这种太阳能照明灯与使用这种白炽灯相比在经济上是否有优势？（灯每天工作10h ，一年按 365 天计算）
| 额定电压/V | 额定功率/ W | 平均寿命 | 每只售价 | 每度电费 | |
| 白炽灯 | 220 | 200 | 1000小时 | 2.0元 | 0.5元 |
| 电子节能灯 | 220 | 40 | 8000小时 | 20元 | |
| 太阳能电池板 | 20年 | 1500元 |
