Question

矿山、工厂等场所都有大型的换气排风设备，风口平均风速约9m/s，这些风能浪费了十分可惜．某工厂就发明了“排风再利用发电系统”，即让排出的风推动小型风力发电机发电．
（1）排风机每小时排出空气1.296×l0⁵m³，每立方米这样的空气的动能是50J．若该发电机把空气动能的50%转化为电能，则该发电机的发电功率是多少瓦？
（2）碘钨灯有体积小、亮度大、寿命长等特点，该工厂用“220V　80W”的碘钨灯来照明，用该灯正常发光时的电阻是多少？
（3）把这台发电机工作一天（24小时）获得的电能储存起来，可供多少这样的碘钨灯正常工作一个晚上（9小时）？
（4）请指出该装置的一条优点．

Answer 1

解：（1）∵排风机每小时排出空气1.296×l0⁵m³，每立方米这样的空气的动能是50J．
∴每小时获得的动能为：W_动=1.296×l0⁵m³×50J/m³ =6.48×l0⁶J，
而动能的50%转化为电能，
∴获得的电能为：W=W_动×50%=6.48×l0⁶J×50%=3.24×l0⁶J，
而t=1h=3600s，
∴发电机的发电功率为：P===900W．
（2）U_额=220V，P_额=80W，
灯正常发光时的电阻为：R===605Ω．
（3）∵t_总=24h，P=900W=0.9kW．
∴发电机工作24小时获得的电能为：W_总=Pt_总=0.9kW×24h=21.6kW?h，
W_灯=P_额t_灯=0.08kW×9h=0.72kW?h，
则碘钨灯的盏数为：n===30盏．
（4）小型风力发电机发电，不污染环境，低碳环保；取之不尽用之不竭，节约化石能源．
答：
（1）该发电机的发电功率是900W．
（2）灯正常发光时的电阻是605Ω．
（3）可供30盏这样的碘钨灯正常工作一个晚上．
（4）小型风力发电机发电，不污染环境，低碳环保．
分析：（1）知道排风机每小时排出的空气和每立方米空气的动能，从而可以计算出每小时获得的动能，又知道动能的50%转化为电能，从而可以就算出获得的电能，最后再利用公式P=计算出发电机的发电功率．
（2）知道灯的额定功率和额定电压，可利用公式R=计算出灯正常发光时的电阻．
（3）知道发电机的发电功率，可利用公式W=Pt计算出发电机工作24小时获得的电能，又知道灯泡的额定功率和工作时间，可利用公式W=Pt计算出灯泡正常工作一个晚上消耗的电能，从而可以计算出灯泡的个数．
（4）可再生能源是能在短时间内形成的能源，可再生资源特点是不污染环境；取之不尽用之不竭．
点评：①本题考查电能和电功率的计算，以及风力发电的能量转化的理解和掌握，关键是公式及其变形的灵活运用，解题过程中要注意单位的换算．
②要解好此题，要求同学们平时关注科学，增加课外阅读量；联系实际，拓宽视野，直面现实生活中的物理问题，学以致用；活化物理基本知识，注重基本素质和能力的培养．