Question

春節(jié)過后，是刮風的時節(jié)，大風造成我們生活不便，同時也帶來一些安全隱患．但風力發(fā)電則是把風能轉(zhuǎn)化為電能，供各種產(chǎn)業(yè)、日常生活使用，會減少我們對化石燃料的使用，也達到“減排”的目的．大理地區(qū)也投資了多個風力電場．如圖是某風力發(fā)電場的外景，當風速為10m/s時，一臺風機1min內(nèi)可獲得的動能是2.4×10⁶J，若其中的20%轉(zhuǎn)化為電能．求：
（1）結(jié)合所學物理知識，簡述：風是怎樣形成的？
（2）這臺風電機的發(fā)電功率．
（3）這臺風電機工作1 年能發(fā)電1.2×10⁵kW?h，相當于完全燃燒多少kg標準煤（煤的熱值為3.0×l0⁷J/kg）

Answer 1

分析：（1）風是由于空氣的流動形成的；
（2）已知獲得的動能和轉(zhuǎn)化效率，以及工作時間，根據(jù)公式P=

W

t

可求發(fā)電功率；
（3）已知這臺風電機工作1年能發(fā)的電，根據(jù)1kW?h=3.6×10⁶J進行單位的換算，再根據(jù)Q_放=mq求出相當于完全燃燒標準煤的質(zhì)量．

解答：解：（1）由于地球上的海陸分布不同，地勢高低、植被分布互異，造成吸熱和散熱不同，冷熱變化不同，各個地方的氣壓也有高低不同，便形成了各種地方風；
（2）獲得的電能：
W_電=η×W_動=20%×2.4×10⁶J=4.8×10⁵J，
工作時間：
t₁=1min=60s，
這臺風機的發(fā)電功率：
P=

W電

t

=

4.8×105J

60s

=8×10³W．
（2）這臺風電機工作1年能發(fā)的電：
W=1.2×10⁵kW?h×3.6×10⁶J=4.32×10¹¹J，
由Q_放=mq可得，相當于完全燃燒標準煤的質(zhì)量：
m=

Q放

q

=

4.32×1011J

3.0×l07J/kg

=1.44×10⁴kg．
答：（1）由于地球上的海陸分布不同，地勢高低、植被分布互異，造成吸熱和散熱不同，冷熱變化不同，各個地方的氣壓也有高低不同，便形成了各種地方風；
（2）這臺風機的發(fā)電功率是8×10³W；
（3）相當于完全燃燒1.44×10⁴kg標準煤．

點評：本題考查電功率、電能、質(zhì)量等的計算，關鍵是公式及其變形的靈活運用，還考查了風的形成，解題過程中要注意單位的換算．