Question

19．风力发电，是利用风能这一可再生清洁能源来发电．由于没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染，符合“节能减排、低碳生活”的理念而正在世界形成热潮．如图是某地区风力发电系统室外的一台风力发电机的照片．下表给出了在不同风速下该地区风力发电机组输出的电功率．

风速/ms-1	3	6	9	12	15	18	…
输出电功率/kW	20	160	540	1280	2500	4320	…

①当风速为6m/s时，风力发电机组工作1h所产生的电能是多少度？
②当风速为15m/s时，风车组1h获得的风能为2.5×10⁴kW•h，则此时该风力发电机组的发电效率是多少？若这些电能由效率为40%的汽油发电机提供，需要消耗多少汽油？（汽油热值为5×10⁷J/kg）．请从能源利用等角度说说使用风能的优点．至少答出一点．

Answer 1

分析 （1）由风速为6m/s时的输出电功率和工作时间，根据公式W=Pt可求产生的电能．
（2）已知风速为15m/s时，风车组1h获得的风能为2.5×10⁴ kW•h，再根据表格可知确定此时产生的电能，利用η=$\frac{{W}_{电}}{{W}_{风}}$×100%即可求出风力发电机的发电效率；
根据题意求出汽油燃烧放出的热量，根据Q=mq求出燃烧汽油的质量；从环境保护方面谈一下使用风能的优点．

解答 解：①当风速为6 m/s时，由数据表格知，风力发电机组输出的电功率是160 kW
故风力发电机组1h输出的电能是：
W=Pt=160kW×1h=160kW•h=160度；
②由题知，当风速为15 m/s时，风车组1h获得的风能是：
W_风=2.5×10⁴kW•h，
风力发电机组1h输出的电能是：
W_电=P_电t'=2500kW×1h=2500kW•h，
则风力发电机组的发电效率：
η=$\frac{{W}_{电}}{{W}_{风}}$×100%=$\frac{2500kW}{2.5×1{0}^{4}kW}$×100%=10%；
电能：W_电=2500kW•h=2500×3.6×10⁶J=9×10⁹J，
由Q_电=ηQ_放得：
燃烧汽油放出的热量：Q_放=$\frac{{Q}_{电}}{η}$=$\frac{9×1{0}^{9}J}{40%}$=2.25×10¹⁰J，
由Q=mq得，燃烧汽油的质量：
m_汽油=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{2.25×1{0}^{9}J}{5×1{0}^{7}J/kg}$=45kg；    
使用风能的优点：清洁、无污染等．
答：（1）当风速为6m/s时，风力发电机组工作1h所产生的电能是160度率；
（2）该风力发电机组的发电效率是10%；需要消耗45kg汽油；使用风能清洁、无污染等．

点评 本题考查电功、效率的计算及数据的分析题，这要求同学们平时注意联系实际，拓宽视野，直面现实生活中的物理问题，学以致用；活化物理基本知识，注重基本素质和能力的培养．