Question

春节过后，是刮风的时节，大风造成我们生活不便，同时也带来一些安全隐患．但风力发电则是把风能转化为电能，供各种产业、日常生活使用，会减少我们对化石燃料的使用，也达到“减排”的目的．大理地区也投资了多个风力电场．如图是某风力发电场的外景，当风速为10m/s时，一台风机1min内可获得的动能是2.4×10⁶J，若其中的20%转化为电能．求：
（1）结合所学物理知识，简述：风是怎样形成的？
（2）这台风电机的发电功率．
（3）这台风电机工作1 年能发电1.2×10⁵kW?h，相当于完全燃烧多少kg标准煤（煤的热值为3.0×l0⁷J/kg）

Answer 1

分析：（1）风是由于空气的流动形成的；
（2）已知获得的动能和转化效率，以及工作时间，根据公式P=

W

t

可求发电功率；
（3）已知这台风电机工作1年能发的电，根据1kW?h=3.6×10⁶J进行单位的换算，再根据Q_放=mq求出相当于完全燃烧标准煤的质量．

解答：解：（1）由于地球上的海陆分布不同，地势高低、植被分布互异，造成吸热和散热不同，冷热变化不同，各个地方的气压也有高低不同，便形成了各种地方风；
（2）获得的电能：
W_电=η×W_动=20%×2.4×10⁶J=4.8×10⁵J，
工作时间：
t₁=1min=60s，
这台风机的发电功率：
P=

W电

t

=

4.8×105J

60s

=8×10³W．
（2）这台风电机工作1年能发的电：
W=1.2×10⁵kW?h×3.6×10⁶J=4.32×10¹¹J，
由Q_放=mq可得，相当于完全燃烧标准煤的质量：
m=

Q放

q

=

4.32×1011J

3.0×l07J/kg

=1.44×10⁴kg．
答：（1）由于地球上的海陆分布不同，地势高低、植被分布互异，造成吸热和散热不同，冷热变化不同，各个地方的气压也有高低不同，便形成了各种地方风；
（2）这台风机的发电功率是8×10³W；
（3）相当于完全燃烧1.44×10⁴kg标准煤．

点评：本题考查电功率、电能、质量等的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，还考查了风的形成，解题过程中要注意单位的换算．