Question

礦山、工廠等場所都有大型的換氣排風設(shè)備，風口平均風速約9m/s，這些風能浪費了十分可惜．某工廠就發(fā)明了“排風再利用發(fā)電系統(tǒng)”，即讓排出的風推動小型風力發(fā)電機發(fā)電．
（1）排風機每小時排出空氣1.296×l0⁵m³，每立方米這樣的空氣的動能是50J．若該發(fā)電機把空氣動能的50%轉(zhuǎn)化為電能，則該發(fā)電機的發(fā)電功率是多少瓦？
（2）碘鎢燈有體積小、亮度大、壽命長等特點，該工廠用“220V  80W”的碘鎢燈來照明，用該燈正常發(fā)光時的電阻是多少？
（3）把這臺發(fā)電機工作一天（24小時）獲得的電能儲存起來，可供多少這樣的碘鎢燈正常工作一個晚上（9小時）？
（4）請指出該裝置的一條優(yōu)點．

Answer 1

分析：（1）知道排風機每小時排出的空氣和每立方米空氣的動能，從而可以計算出每小時獲得的動能，又知道動能的50%轉(zhuǎn)化為電能，從而可以就算出獲得的電能，最后再利用公式P=

W

t

計算出發(fā)電機的發(fā)電功率．
（2）知道燈的額定功率和額定電壓，可利用公式R=

U2

P

計算出燈正常發(fā)光時的電阻．
（3）知道發(fā)電機的發(fā)電功率，可利用公式W=Pt計算出發(fā)電機工作24小時獲得的電能，又知道燈泡的額定功率和工作時間，可利用公式W=Pt計算出燈泡正常工作一個晚上消耗的電能，從而可以計算出燈泡的個數(shù)．
（4）可再生能源是能在短時間內(nèi)形成的能源，可再生資源特點是不污染環(huán)境；取之不盡用之不竭．

解答：解：（1）∵排風機每小時排出空氣1.296×l0⁵m³，每立方米這樣的空氣的動能是50J．
∴每小時獲得的動能為：W_動=1.296×l0⁵m³×50J/m³ =6.48×l0⁶J，
而動能的50%轉(zhuǎn)化為電能，
∴獲得的電能為：W=W_動×50%=6.48×l0⁶J×50%=3.24×l0⁶J，
而t=1h=3600s，
∴發(fā)電機的發(fā)電功率為：P=

W

t

=

3.24×l06J

3600s

=900W．
（2）U_額=220V，P_額=80W，
燈正常發(fā)光時的電阻為：R=

U額2

P額

=

(220)2

80W

=605Ω．
（3）∵t_總=24h，P=900W=0.9kW．
∴發(fā)電機工作24小時獲得的電能為：W_總=Pt_總=0.9kW×24h=21.6kW?h，
W_燈=P_額t_燈=0.08kW×9h=0.72kW?h，
則碘鎢燈的盞數(shù)為：n=

W總

W燈

=

21.6kW?h

0.72kW?h

=30盞．
（4）小型風力發(fā)電機發(fā)電，不污染環(huán)境，低碳環(huán)保；取之不盡用之不竭，節(jié)約化石能源．
答：
（1）該發(fā)電機的發(fā)電功率是900W．
（2）燈正常發(fā)光時的電阻是605Ω．
（3）可供30盞這樣的碘鎢燈正常工作一個晚上．
（4）小型風力發(fā)電機發(fā)電，不污染環(huán)境，低碳環(huán)保．

點評：①本題考查電能和電功率的計算，以及風力發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化的理解和掌握，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運用，解題過程中要注意單位的換算．
②要解好此題，要求同學們平時關(guān)注科學，增加課外閱讀量；聯(lián)系實際，拓寬視野，直面現(xiàn)實生活中的物理問題，學以致用；活化物理基本知識，注重基本素質(zhì)和能力的培養(yǎng)．