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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

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时间:2024-08-17 11:51:12
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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

【专家解说】:试题答案:(1)每秒钟通过的空气流的长度为:L=vt=10m/s×1s=10m,每秒钟通过风车轮叶形成的圆面空气流的体积为:V=SL=600m2×10m=6×103m3,
空气流的质量为:m=ρV=1.3kg/m3×6×103m3=7.8×103kg,
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,
10台风车工作1s获得的空气的动能为:E=10E0=10×3.9×105J=3.9×106J,
10台风车工作1s产生的电能为:E电=Pt=60W×2×3600S=4.32×105J,
风车发电的效率为:η=E电E×100%=4.32×105J3.9×106J×100%=11%.
答:ls内冲击到风车轮叶形成的圆面的空气质量是7.8×103kg;这种风车发电的效率为11%.
(2)1kg空气以15m/s的速度运动时具有的动能为E1=mv22=1kg×(15m/s)22=112.5J,
100台风车一年获提的风能为 E总=100×4000×3600×112.5J=1.62×1011J,
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=1.62×1011J3×107J/kg=5.4×103kg,
答:获得的风能相当于完全燃烧5.4×103kg煤.
(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.
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.
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