初中物理問題

【專家解說】：題目： 空氣的流動形成風(fēng)，風(fēng)具有能量，稱為風(fēng)能。風(fēng)能具有來源豐富、安全衛(wèi)生等優(yōu)點(diǎn)。圖3是我國某地區(qū)風(fēng)力發(fā)電的外景圖。風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的葉片在風(fēng)力的推動下轉(zhuǎn)動，并帶動機(jī)頭發(fā)電機(jī)發(fā)電，為人們提供電能。設(shè)該地區(qū)空氣密度為1.3kg/m3,一臺風(fēng)車的輪葉轉(zhuǎn)動時可以形成面積為600m2的圓面。 1、若風(fēng)速為10m/s，則ls內(nèi)沖擊到風(fēng)車輪葉形成的圓面的空氣質(zhì)量是多少kg？已知1kg空氣以這樣的速度運(yùn)動時具有的動能是50J，10臺這樣的風(fēng)車工作ls所產(chǎn)生的電能可供1盞“220V 60W”燈炮正常工作2h，求這種風(fēng)車發(fā)電的效率。 2、若此地年平均風(fēng)速為15m/s，100臺這樣的風(fēng)車一年（工作時間按4000h計算）獲得的風(fēng)能相當(dāng)于完全燃燒多少kg煤？（煤的熱值為3×10^7J/kg） 標(biāo)準(zhǔn)答案： 1．每秒鐘通過的空氣流的長度為：L=vt=10m/s×1s=10m……1分 每秒鐘通過風(fēng)車輪葉形成的圓面空氣流的體積為：……1分 V=SL=600m2×10m=6×10^3m3……1分 空氣流的質(zhì)量為：m=pV=1.3kg/m3×6×103m3=7.8×10^3kg………1分 1臺風(fēng)車工作1s獲得的空氣的動能為：E0=7.8×103kg×50J/kg=3.9×10^5J…………1分 10臺風(fēng)車工作1s獲得的空氣的動能為：E=10 E0=10×3.9×105J=3.9×10^6J…………1分 10臺風(fēng)車工作1s產(chǎn)生的電能為：E電=pt=60W×2×3600s=4.32×10^5J……………2分 風(fēng)車發(fā)電的效率為：η= E電/E×100%=4.32×105J/3.9×10^6J×100%=11%………1分 2．100臺風(fēng)車1s獲得的風(fēng)能為 E0‘=100×12×10^4J=12×10^7J………………1分 100臺風(fēng)車一年獲提的風(fēng)能為 E總=4000×3600×1.2×10^7J=1.728×10^14J…2分   如果這些能量是由完全燃燒煤來獲得，則煤的質(zhì)量應(yīng)為： m=E總/q=1.728×10^14J/3×10^7J/kg=5.76×10^6kg……1分