Question

（2010?杭州）某電力公司開發(fā)出一種圓柱形氣球狀的發(fā)電機（如圖為示意圖），懸于風(fēng)力足夠大且較穩(wěn)定的300米高空，中心處大的風(fēng)扇隨風(fēng)轉(zhuǎn)動，帶動發(fā)電機，產(chǎn)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(fā)電功率為3000千瓦；（設(shè)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(fēng)力發(fā)電機每年工作6000小時，則它的最大年發(fā)電量是多少千瓦時？
（3）根據(jù)發(fā)電機的工作原理推測其內(nèi)部必備的組成部件是什么？
（4）A、B、C、D表示四個不同地區(qū)300米高空一年內(nèi)的平均風(fēng)速，哪個地區(qū)最適合風(fēng)力發(fā)電？

Answer 1

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(fā)電機的最大發(fā)電功率，利用P=$\frac{W}{t}$求最大年發(fā)電量；
（3）發(fā)電機是利用電磁感應(yīng)原理制成的，其主要構(gòu)造：電磁體、線圈；
（4）根據(jù)4個地區(qū)風(fēng)速大小和有風(fēng)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(fā)電量：
W=Pt=3000kW×6000h=1.8×10⁷kW?h；
（3）發(fā)電機主要由電磁體、線圈組成；
（4）AB地區(qū)有時風(fēng)速大，但風(fēng)速小的時間長，D地區(qū)整年風(fēng)速小，只有C地區(qū)平均風(fēng)速比較大，該地區(qū)最適合風(fēng)力發(fā)電．
答：（l）氣球在高空受到的浮力為3.528×10⁶N；
（2）該風(fēng)力發(fā)電機的最大年發(fā)電量是1.8×10⁷kW?h；
（3）發(fā)電機內(nèi)部必備的組成部件是電磁體、線圈；
（4）C地區(qū)最適合風(fēng)力發(fā)電．

點評：本題考查了學(xué)生對阿基米德原理、電功的計算、發(fā)電機的原理及構(gòu)造的了解與掌握，計算時注意單位統(tǒng)一，特別電功（發(fā)電量）的計算，利用好“P-W、W-kW?h、t-h”這一套單位．