Question

（2012?江宁区二模）能源是当今世界最关注的问题之一，世界上的煤、石油和天然气等能源在不久的将来将被消耗殆尽．现在都在大力开发和推广清洁的能源．风力发电已经被广泛运用．如图是某风力发电场的外景．

（1）在煤、石油、风能、天然气中属于可再生能源的是

风能

．
（2）图乙中的

b

图是发电机的原理图．
（3）当风速为10m/s时，一台风机1min内可获得的动能是2.4×10⁶J，若其中的20%转化为电能，这台风机的发电功率．
（4）这台风机工作1h所发电能相当于完全燃烧多少kg标准煤（煤的热值为3.0×l0⁷J/kg）．
（5）通过本题的讨论，请你举一例，说明能量转化与转移有一定的方向性．

Answer 1

分析：（1）要解答本题需掌握：可再生能源是能在短时间内形成的能源，可再生资源特点是取之不尽用之不竭．
（2）发电机是把机械能转换为电能的装置，通电导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中产生感应电流，故电路中不需要电源．
（3）已知获得的动能和转化效率，以及工作时间，根据公式P=

W

t

可求发电功率．
（4）已知发电功率和工作时间，根据公式W=Pt可求产生的电能，再利用公式Q=qm求出标准煤的质量．
（5）能量守恒定律指：能量可以从某一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中能量的总量保持不变；能量转化具有方向性．

解答：解：（1）在风能、石油、天然气、煤”这些能源中，风能是可再生能源，石油、天然气、煤是不可再生能源．
故答案为：风能．
（2）a图中开关闭合后，电路中有电流，通电导体或线圈受到磁场力的作用发生运动，不符合题意；
b图开关闭合后，在外力作用下使导体左右移动，切割磁感应线，则电流表指针发生偏转，说明此时有感应电流产生，这是电磁感应现象，是发电机的工作原理，符合题意．
故选b．
（3）获得的电能W_电=η×W_动=20%×2.4×10⁶J=4.8×10⁵J，
这台风机的发电功率P=

W

t

=

4.8×105J

60s

=8×10³W．
答：这台风机的发电功率为8×10³W．
（4）这台风机工作1h所发电能W=Pt=8×10³W×3600s=2.88×10⁷J，
所以需要燃烧煤的质量m=

W

q

=

2.88×107J

3×107J/kg

=0.96kg．
答：这台风机工作1h所发电能相当于完全燃烧0.96kg标准煤．
（5）冬天，火炉把自己的内能传递给房间里的空气，供人们取暖；到了春天，不能把这些内能重新收集起来，来年再用，说明能量的转移有方向性．汽车制动时，由于摩擦，动能转化成了地面、空气的内能，这些能量不能自动地用来再次开动汽车，说明能量的转化有方向性．

点评：（1）本题考查电能、电功率、质量等的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，还考查了风的形成，解题过程中要注意单位的换算．
（2）能量守恒定律告诉我们能量总量是不变的，但方向性告诉我们有些有用能量会越来越少的．