Question

某電力公司開發出一種圓柱形氣球狀的發電機（圖為示意圖），懸于風力足夠大且較穩定的300米高空，中心處大的風扇隨風轉動，帶動發電機，產生的電流通過系著的電線傳到地面．假如氣球體積4.0×10⁵米³，最大發電功率為2500千瓦；（設300米高空的空氣密度為1.2千克/米³）問：
（l）氣球在高空受到的浮力為多少？
（2）若該風力發電機每年工作6000小時，則它的最大年發電量是多少千瓦時？
（3）根據發電機的工作原理推測其內部必備的組成部件是什么？
（4）A、B、C、D表示四個不同地區300米高空一年內的平均風速，哪個地區最適合風力發電？

Answer 1

分析：（1）根據阿基米德原理，浸在液體或氣體中的物體受到的浮力等于排開的液體或氣體受到的重力，所以F浮=ρ液gV排或F浮=ρ氣gV排；
（2）知道發電機的最大發電功率，利用公式W=Pt求最大年發電量；
（3）發電機是利用電磁感應原理制成的，其主要構造：磁鐵、線圈（或定子、轉子）；
（4）根據4個地區風速大小和有風的時間分析，要適合發電，風速要大，且要正常．

解答：解：（1）V_排=V_氣球=4.0×10⁵m³，
氣球受到的浮力：
F_浮=ρ_空氣gV_排
=1.2kg/m³×10N/kg×4.0×10⁵m³
=4.8×10⁶N；
（2）由P=

W

t

得，
W=Pt=2500kW×6000h=1.5×10⁷kW?h；
（3）發電機主要由電磁體、線圈組成；
（4）由圖知，AB地區有時風速大，但風速小的時間長，D地區整年風速小，只有C地區平均風速比較大，該地區最適合風力發電．
答：（l）氣球在高空受到的浮力為4.8×10⁶N；
（2）該風力發電機的最大年發電量是1.5×10⁷kW?h；
（3）發電機內部必備的組成部件是磁鐵、線圈（或定子、轉子）；
（4）C．

點評：本題考查了學生對阿基米德原理、電功的計算、發電機的原理及構造的了解與掌握，首先要掌握最基本的計算公式，在計算代入數據時注意單位統一，特別電功（發電量）的計算，利用好“P-W、W-kW?h、t-h”這一套單位．