Question

甘肅酒泉千萬千瓦級(jí)風(fēng)電基地建設(shè)全面啟動(dòng)，這標(biāo)志著我國(guó)正式步入了打造“風(fēng)電三峽”工程階段，下表給出了在不同風(fēng)速下該地區(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出的電功率．

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

（1）當(dāng)風(fēng)速為6m/s時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作1h所產(chǎn)生的電能是多少度？
（2）該電能恰能讓一個(gè)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(dāng)風(fēng)速為15m/s時(shí)，風(fēng)車組1h獲得的風(fēng)能為2.5×10⁴kW?h，則此時(shí)該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率是多少？
（4）由表中數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所輸出的電功率與風(fēng)速有什么關(guān)系？

Answer 1

解：（1）①當(dāng)風(fēng)速為6 m/s時(shí)，由數(shù)據(jù)表格知，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出的電功率是160kW；
故風(fēng)力發(fā)電機(jī)組1h輸出的電能是：
W=Pt=160kW×1h=160kW?h=160度．
答：當(dāng)風(fēng)速為6m/s時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作1h所產(chǎn)生的電能是160度．
（2）該電能恰能讓一個(gè)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(dāng)風(fēng)速為15 m/s時(shí)，風(fēng)車組1h獲得的風(fēng)能是：
W_風(fēng)=2.5×10⁴kW?h，
風(fēng)力發(fā)電機(jī)組1h輸出的電能是：
W_電=P_電t″=2500kW×1h=2500kW?h，
則風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率：
η=×100%=×100%=10%；
答：該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率是10%．
（4）分析表中數(shù)據(jù)可看出：
當(dāng)風(fēng)速6m/s時(shí)為風(fēng)速為3m/s時(shí)的2倍，則輸出電功率160kW為風(fēng)速為3m/s時(shí)輸出電功率20kW的8倍；
當(dāng)風(fēng)速15m/s時(shí)為風(fēng)速為3m/s時(shí)的3倍，則輸出電功率540kW為風(fēng)速為3m/s時(shí)輸出電功率20kW的27倍；
所以當(dāng)風(fēng)速增大為原來的n倍，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出的電功率增大為原來的n³倍．
答：該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所輸出的電功率與風(fēng)速的關(guān)系是：當(dāng)風(fēng)速增大為原來的n倍，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出的電功率增大為原來的n³倍．
分析：（1）由風(fēng)速為6m/s時(shí)的輸出電功率和工作時(shí)間，根據(jù)公式W=Pt可求產(chǎn)生的電能．
（2）因?yàn)樵撾娔芮∧茏屢粋�(gè)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(fēng)速為15m/s時(shí)，風(fēng)車組1h獲得的風(fēng)能為2.5×10⁴ kW?h，再根據(jù)表格可知確定此時(shí)產(chǎn)生的電能，利用η=×100%即可求出風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(guān)系通過推理即可找到輸出的電功率與風(fēng)速規(guī)律．
點(diǎn)評(píng)：本題考查電功、效率的計(jì)算及數(shù)據(jù)的分析題，這要求同學(xué)們平時(shí)注意聯(lián)系實(shí)際，拓寬視野，直面現(xiàn)實(shí)生活中的物理問題，學(xué)以致用；活化物理基本知識(shí)，注重基本素質(zhì)和能力的培養(yǎng)．