Question

礦山、工廠等場所都有大型的換氣排風設備，風口平均風速約9m/s，這些風能浪費了十分可惜．某工廠就發明了“排風再利用發電系統”，即讓排出的風推動小型風力發電機發電．
（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．若該發電機把空氣動能的50%轉化為電能，則該發電機的發電功率是多少瓦？
（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，用該燈正常發光時的電阻是多少？
（3）把這臺發電機工作一天（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點．

Answer 1

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，
∴發電機的發電功率為：P===900W．
（2）U_額=220V，P_額=80W，
燈正常發光時的電阻為：R===605Ω．
（3）∵t_總=24h，P=900W=0.9kW．
∴發電機工作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，
則碘鎢燈的盞數為：n===30盞．
（4）小型風力發電機發電，不污染環境，低碳環保；取之不盡用之不竭，節約化石能源．
答：
（1）該發電機的發電功率是900W．
（2）燈正常發光時的電阻是605Ω．
（3）可供30盞這樣的碘鎢燈正常工作一個晚上．
（4）小型風力發電機發電，不污染環境，低碳環保．
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%轉化為電能，從而可以就算出獲得的電能，最后再利用公式P=計算出發電機的發電功率．
（2）知道燈的額定功率和額定電壓，可利用公式R=計算出燈正常發光時的電阻．
（3）知道發電機的發電功率，可利用公式W=Pt計算出發電機工作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．
（4）可再生能源是能在短時間內形成的能源，可再生資源特點是不污染環境；取之不盡用之不竭．
點評：①本題考查電能和電功率的計算，以及風力發電的能量轉化的理解和掌握，關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，要求同學們平時關注科學，增加課外閱讀量；聯系實際，拓寬視野，直面現實生活中的物理問題，學以致用；活化物理基本知識，注重基本素質和能力的培養．