Question

据《威海晚报》5月23日报道：记者在荣成港西镇海边的风力发电项目施工现场了解到，落户我市的大型风力发电项目一期工程9月底可全面投产发电．届时，我市北部沿海将耸起一片“风电林”（如图所示），为威海经济发展提供可再生绿色能源，同时为旅游业带来新亮点．这项总投资12亿元，发电容量为15万千瓦的华能中电威海风力发电项目，位于荣成朝阳港大桥以西至崮山镇沿环海路．求：
（1）即将并网的15万千瓦风力发电机组，预计年发电量3×10⁸kW?h，相当于完全燃烧多少吨煤放出的能量？（煤的热值为3.0×10⁷J/kg）
（2）若电厂通过供电系统用220V的电压给小刚家所在的离电厂较远的小区供电，某天小刚发现自家“220V 100W”的白炽灯工作484s，消耗电能为4×10⁴J．求：加在小刚家用电器两端的实际电压是多少？
（3）已知小刚家进户线上装有一空气开关，当电流达到20A时，空气开关将自动“跳闸”，则小刚家使用的用电器的最大电功率不能超过多少？

Answer 1

解：（1）由题知，Q_放=W_电=3×10⁸kw?h=3×10⁸×3.6×10⁶J=1.08×10¹⁵J，
∵Q_放=mq，
∴需要煤的质量：
m===3.6×10⁷kg=3.6×10⁴t；
（2）∵P=，
∴白炽灯灯丝电阻：
R===484Ω，
∵W=t=×484s=4×10⁴J，
∴加在灯两端的实际电压：
U_实=200V；
（3）小刚家使用的用电器的最大电功率：
P_实=U_实I_实=200V×20A=4000W．
答：（1）相当于完全燃烧3.6×10⁴t煤放出的能量；
（2）加在小刚家用电器两端的实际电压是200V；
（3）小刚家使用的用电器的最大电功率不能超过4000W．
分析：（1）知道年发电量（相当于完全燃烧标准煤所释放的能量）和煤的热值，利用Q_放=mq求需要煤的质量；
（2）知道灯的铭牌（额定电压、额定功率）可求灯丝电阻，又知道白炽灯工作t=484s消耗电能的电能，利用W=t求灯两端的实际电压；
（3）知道电路中的最大电流和实际电压大小，利用P=UI求小刚家使用的用电器的最大电功率．
点评：本题为电学和热学的综合题，本题关键：一是kw?h和J的单位换算（1kw?h=3.6×10⁶J），二是电功、电功率公式的灵活选用．