Question

甘肅酒泉千萬千瓦級風電基地建設全面啟動，這標志著我國正式步入了打造“風電三峽”工程階段，下表給出了在不同風速下該地區(qū)風力發(fā)電機組輸出的電功率．

風速/m?s-1	3	6	9	12	15	18	…．
輸出電功率/KW	20	160	540	1280	2500	4320	…．

（1）當風速為6m/s時，風力發(fā)電機組工作1h所產(chǎn)生的電能是多少度？
（2）該電能恰能讓一個額定電壓為220V的電熱器正常工作80h，該電熱器的電功率多大？電熱器的額定電流為多少？
（3）當風速為15m/s時，風車組1h獲得的風能為2.5×10⁴kW?h，則此時該風力發(fā)電機的發(fā)電效率是多少？
（4）由表中數(shù)據(jù)進行分析，可以發(fā)現(xiàn)該風力發(fā)電機組所輸出的電功率與風速有什么關系？

Answer 1

【答案】分析：（1）由風速為6m/s時的輸出電功率和工作時間，根據(jù)公式W=Pt可求產(chǎn)生的電能．
（2）因為該電能恰能讓一個額定電壓為220V的電熱器正常工作80h，所以利用P=可求功率，然后利用I=可求電流．
（3）已知風速為15m/s時，風車組1h獲得的風能為2.5×10⁴ kW?h，再根據(jù)表格可知確定此時產(chǎn)生的電能，利用η=×100%即可求出風力發(fā)電機的發(fā)電效率；
（4）分析表中數(shù)據(jù)可看出，通過找出各列中數(shù)據(jù)的關系通過推理即可找到輸出的電功率與風速規(guī)律．
解答：解：（1）①當風速為6 m/s時，由數(shù)據(jù)表格知，風力發(fā)電機組輸出的電功率是160kW；
故風力發(fā)電機組1h輸出的電能是：
W=Pt=160kW×1h=160kW?h=160度．
答：當風速為6m/s時，風力發(fā)電機組工作1h所產(chǎn)生的電能是160度．
（2）該電能恰能讓一個額定電壓為220V的電熱器正常工作80h，
則由W=Pt得：
電熱器的功率為：P===2kW；
由P=UI得：
I==≈9.1A；
答：該電熱器的電功率為2kW；電熱器的額定電流為9.1A．
（3）由題知，當風速為15 m/s時，風車組1h獲得的風能是：
W_風=2.5×10⁴kW?h，
風力發(fā)電機組1h輸出的電能是：
W_電=P_電t″=2500kW×1h=2500kW?h，
則風力發(fā)電機組的發(fā)電效率：
η=×100%=×100%=10%；
答：該風力發(fā)電機組的發(fā)電效率是10%．
（4）分析表中數(shù)據(jù)可看出：
當風速6m/s時為風速為3m/s時的2倍，則輸出電功率160kW為風速為3m/s時輸出電功率20kW的8倍；
當風速15m/s時為風速為3m/s時的3倍，則輸出電功率540kW為風速為3m/s時輸出電功率20kW的27倍；
所以當風速增大為原來的n倍，風力發(fā)電機組輸出的電功率增大為原來的n³倍．
答：該風力發(fā)電機組所輸出的電功率與風速的關系是：當風速增大為原來的n倍，風力發(fā)電機組輸出的電功率增大為原來的n³倍．
點評：本題考查電功、效率的計算及數(shù)據(jù)的分析題，這要求同學們平時注意聯(lián)系實際，拓寬視野，直面現(xiàn)實生活中的物理問題，學以致用；活化物理基本知識，注重基本素質(zhì)和能力的培養(yǎng)．