（2007年全國初中應用物理知識競賽）空氣的流動形成風，風具有能量，稱爲風能。風能具有來源豐富、安全衛生等優點...

問題詳情：

（2007年全國初中應用物理知識競賽）空氣的流動形成風，風具有能量，稱爲風能。風能具有來源豐富、安全衛生等優點。圖2A是我國某地區風力發電的外景圖。風力發電機中的葉片在風力的推動下轉動，並帶動機頭髮電機發電，爲人們提供電能。設該地區空氣密度爲1.3kg/m3,一臺風車的輪葉轉動時可以形成面積爲600m2的圓面。

（1） 、若風速爲10m/s，則ls內衝擊到風車輪葉形成的圓面的空氣質量是多少kg？已知1kg空氣以這樣的速度運動時具有的動能是50J，10臺這樣的風車工作ls所產生的電能可供1盞“220V  60W”燈*正常工作2h，求這種風車發電的效率。

（2）、若此地年平均風速爲15m/s，100臺這樣的風車一年（工作時間按4000h計算）獲得的風能相當於完全燃燒多少kg煤？（煤的熱值爲3×107J/kg）

（3）、請你結合風力發電的實際情況及圖4中的有關資訊說明自前風力發電開發的困難和前景。

【回答】

解析：（1）．每秒鐘透過的空氣流的長度爲：L=vt=10m/s×1s=10m。

每秒鐘透過風車輪葉形成的圓面空氣流的體積V=SL=600m2×10m=6×103m3。

每秒鐘透過風車輪葉空氣流的質量爲：m=rV=1.3kg/m3×6×103m3=7.8×103kg。

1颱風車工作1s獲得的空氣的動能爲：E0=7.8×103kg×50J/kg=3.9×105J。

10颱風車工作1s獲得的空氣的動能爲：E=10 E0=10×3.9×105J=3.9×106J。

10颱風車工作1s產生的電能爲：E電=Pt=60W×2×3600s=4.32×105J

風車發電的效率爲：η= E電/E×100%=4.32×105J/3.9×106J×100%=11%。

（2）．100颱風車1s獲得的風能爲 E0‘=100×12×104J=12×107J

100颱風車一年獲的風能爲 E總=4000×3600×1.2×107J=1.728×1014J

如果這些能量是由完全燃燒煤來獲得，則煤的質量應爲：

m=E總/q=1.728×1014J/3×107J/kg=5.76×106kg

（3）．風力發電的實際困難爲：風力不穩定，前期投資大，導致風力發電成本較高等。

前景：隨着技術不斷的成熟，成本下降較快，有望低於火力發電成本；風力發電對環境幾乎沒有污染等。

【點評】此題以風車發電爲切入點，考查密度、動能、能量、效率、熱值及其相關知識點。

知識點：熱機單元測試

題型：計算題