Question

某電力公司開發出一種圓柱形氣球狀的發電機（如圖為示意圖），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到地面．假如氣球體積3.0×10 ⁵米³，最大發電功率為3000千瓦；（設300米高空的空氣密為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

【答案】分析：（1）阿基米德原理適用于氣體，知道空氣的密度、氣球的體積（排開空氣的體積），利用阿基米德原理求氣球受到的浮力；
（2）知道發電機的最大發電功率，利用P=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：電磁體、線圈；
（4）根據4個地區風速大小和有風的時間分析．
解答：解：（1）v_排=v_氣球=3×10⁵m³，
氣球受到的浮力：
F_浮=ρ_空氣gv_排
=1.2kg/m³×9.8N/kg×3×10⁵m³
=3.528×10⁶N；
（2）最大年發電量：
W=Pt=3000kW×6000h=1.8×10⁷kW?h；
（3）發電機主要由電磁體、線圈組成；
（4）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3.528×10⁶N；
（2）該風力發電機的最大年發電量是1.8×10⁷kW?h；
（3）發電機內部必備的組成部件是電磁體、線圈；
（4）C地區最適合風力發電．
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，計算時注意單位統一，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．