初中物理问题一台风力发电机的风车轮叶转动时可形成600平方米的圆面，已知1千克空气以10米/秒的速度运动时具有的动能为50焦耳，若此地年平均风速为15米/秒，空气密度为1.3千克/立方米。

Question

初中物理问题一台风力发电机的风车轮叶转动时可形成600平方米的圆面，已知1千克空气以10米/秒的速度运动时具有的动能为50焦耳，若此地年平均风速为15米/秒，空气密度为1.3千克/立方米。则100台风车一年（工作时间按4000小时算），获得的风能相当于完全燃烧多少千克煤？（煤的热值为3×10^7焦耳/千克）

Answer 1

题目： 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3×10^7J/kg） 标准答案： 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=6×10^3m3……1分 空气流的质量为：m=pV=1.3kg/m3×6×103m3=7.8×10^3kg………1分 1台风车工作1s获得的空气的动能为：E0=7.8×103kg×50J/kg=3.9×10^5J…………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=3.9×10^6J…………1分 10台风车工作1s产生的电能为：E电=pt=60W×2×3600s=4.32×10^5J……………2分 风车发电的效率为：η= E电/E×100%=4.32×105J/3.9×10^6J×100%=11%………1分 2．100台风车1s获得的风能为 E0‘=100×12×10^4J=12×10^7J………………1分 100台风车一年获提的风能为 E总=4000×3600×1.2×10^7J=1.728×10^14J…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=1.728×10^14J/3×10^7J/kg=5.76×10^6kg……1分