作业帮17届全国初中物理竞赛复赛
来源：学生作业帮 编辑：拍题作业网作业帮 分类：物理作业 时间：2024/04/28 18:31:59
17届全国初中物理竞赛复赛
六、（14分）空气的流动形成风,风具有能量,称为风能.风能具有来源丰富、安全卫生等优点.图3是我国某地区风力发电的外景图.风力发电机中的叶片在风力的推动下转动,并带动机头发电机发电,为人们提供电能.设该地区空气密度为 1.3kg/m3,一台风车的轮叶转动时可以形成面积为600m2的圆面.
1、若风速为10m/s,则ls内冲击到风车轮叶形成的圆面的空气质量是多少kg?已知1kg空气以这样的速度运动时具有的动能是50J,10台这样的风车工作ls所产生的电能可供1盏“220V 60W”灯炮正常工作2h,求这种风车发电的效率.
2、若此地年平均风速为15m/s,100台这样的风车一年（工作时间按4000h计算）获得的风能相当于完全燃烧多少kg煤?（煤的热值为3×107J/kg）
3、请你结合风力发电的实际情况及图4中的有关信息说明自前风力发电开发的困难和前景.
这道题第二问得出的数据与标准答案有些出入,而标准答案第二问中的第一步,即“100台风车1s获得的风能”有些令人费解,我是用E=1/2mv²算的,不知何处出错了.希望各位高手予以指导!（标准答案全部摘录如下）
六、（共14分）参考解答
1．每秒钟通过的空气流的长度为：L=vt=10m/s×1s=10m……1分
每秒钟通过风车轮叶形成的圆面空气流的体积为：……1分
V=SL=600m2×10m=6×103m3……1分
空气流的质量为：m=pV=1.3kg/m3×6×103m3=7.8×103kg………1分
1台风车工作1s获得的空气的动能为：E0=7.8×103kg×50J/kg=3.9×105J…………1分
10台风车工作1s获得的空气的动能为：E=10 E0=10×3.9×105J=3.9×106J…………1分
10台风车工作1s产生的电能为：E电=pt=60W×2×3600S=4.32×105J……………2分
风车发电的效率为：η= E电/E×100%=4.32×105J/3.9×106J×100%=11%………1分
2．100台风车1s获得的风能为 E0‘=100×12×104J=12×107J………………1分
100台风车一年获提的风能为 E总=4000×3600×1.2×107J=1.728×1014J…2分
如果这些能量是由完全燃烧煤来获得,则煤的质量应为：
m=E总/q=1.728×1014J/3×107J/kg=5.76×106kg……1分
3．风力发电的实际困难为：
风力不稳定,前期投资大,导致风力发电成本较高等.…………1分
前景：随着技术不断的成熟,成本下降较快,有望低于火力发电成本；风力发电对环境几乎没有污染等.1分
这道题第二问得出的数据与标准答案有些出入，而标准答案第二问中的第一步，即“100台风车1s获得的风能”有些令人费解，我是用E=1/2mv²算的，不知何处出错了。希望各位高手予以指导！（标准答案全部摘录如下）
六、（14分）空气的流动形成风,风具有能量,称为风能.风能具有来源丰富、安全卫生等优点.图3是我国某地区风力发电的外景图.风力发电机中的叶片在风力的推动下转动,并带动机头发电机发电,为人们提供电能.设该地区空气密度为 1.3kg/m3,一台风车的轮叶转动时可以形成面积为600m2的圆面.
1、若风速为10m/s,则ls内冲击到风车轮叶形成的圆面的空气质量是多少kg?已知1kg空气以这样的速度运动时具有的动能是50J,10台这样的风车工作ls所产生的电能可供1盏“220V 60W”灯炮正常工作2h,求这种风车发电的效率.
2、若此地年平均风速为15m/s,100台这样的风车一年（工作时间按4000h计算）获得的风能相当于完全燃烧多少kg煤?（煤的热值为3×107J/kg）
3、请你结合风力发电的实际情况及图4中的有关信息说明自前风力发电开发的困难和前景.
这道题第二问得出的数据与标准答案有些出入,而标准答案第二问中的第一步,即“100台风车1s获得的风能”有些令人费解,我是用E=1/2mv²算的,不知何处出错了.希望各位高手予以指导!（标准答案全部摘录如下）
六、（共14分）参考解答
1．每秒钟通过的空气流的长度为：L=vt=10m/s×1s=10m……1分
每秒钟通过风车轮叶形成的圆面空气流的体积为：……1分
V=SL=600m2×10m=6×103m3……1分
空气流的质量为：m=pV=1.3kg/m3×6×103m3=7.8×103kg………1分
1台风车工作1s获得的空气的动能为：E0=7.8×103kg×50J/kg=3.9×105J…………1分
10台风车工作1s获得的空气的动能为：E=10 E0=10×3.9×105J=3.9×106J…………1分
10台风车工作1s产生的电能为：E电=pt=60W×2×3600S=4.32×105J……………2分
风车发电的效率为：η= E电/E×100%=4.32×105J/3.9×106J×100%=11%………1分
2．100台风车1s获得的风能为 E0‘=100×12×104J=12×107J………………1分
100台风车一年获提的风能为 E总=4000×3600×1.2×107J=1.728×1014J…2分
如果这些能量是由完全燃烧煤来获得,则煤的质量应为：
m=E总/q=1.728×1014J/3×107J/kg=5.76×106kg……1分
3．风力发电的实际困难为：
风力不稳定,前期投资大,导致风力发电成本较高等.…………1分
前景：随着技术不断的成熟,成本下降较快,有望低于火力发电成本；风力发电对环境几乎没有污染等.1分
这道题第二问得出的数据与标准答案有些出入，而标准答案第二问中的第一步，即“100台风车1s获得的风能”有些令人费解，我是用E=1/2mv²算的，不知何处出错了。希望各位高手予以指导！（标准答案全部摘录如下）
1s的空气质量=底面积*高度*密度=600*10*1.3=7800（kg）
动能=1/2*m*v*v=0.5*7800*10*10=39万
10台的动能=390万（焦耳）
第二问：
质量=600*15*1.3=11700kg
100台的电能=0.5*11700*15*15*100*0.11=144787500J
动能=1/2*m*v*v=0.5*7800*10*10=39万
10台的动能=390万（焦耳）
第二问：
质量=600*15*1.3=11700kg
100台的电能=0.5*11700*15*15*100*0.11=144787500J