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某电力公司开发出一种圆柱形气球状的发电机(如图) 气球体积3.0×105m3 悬于风力充

时间:2021-03-30 16:32:45

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某电力公司开发出一种圆柱形气球状的发电机(如图) 气球体积3.0×105m3 悬于风力充

问题补充:

某电力公司开发出一种圆柱形气球状的发电机(如图),气球体积3.0×105m3,悬于风力充足的300m高空,整个装置质量为5.2t,中心处大的风扇随风转动,带动发电机.产生的电流通过系着的电线到地面,但该风力发电机5m/s以上的风速才可以发电.曲阜北部地区春秋季风力大,持续时间长,可以考虑利用该装置在曲阜北部地区开发风力发电.下表是该风力发电机在不同风速下的发电功率.

风速m/s5678910功率kW92234445360请完成以下问题:

(1)假设300m高空的空气密度为1.2kg/m3,气球在高空受到的浮力是多少N?

(2)整个装置重为多少N?(g=10N/kg)

(3)假如地面大气压为一标准大气压,每升高12m,大气压降低1mm汞柱,发电机处的大气压为多少mm汞柱?

(4)某天平均风速5m/s,1天获得的电能假设全部用于带动电动抽水机工作,能把多少kg水抽到9m高的水池里?

(5)若曲阜北部地区每年平均风速7m/s,该风力发电机每年工作4600h,则它的年发电量相当于多少kg汽油完全燃烧放出的热量?(汽油的热值4.6×107J/kg)

(6)风能是属于________再生能(选填“可”或“不可”),根据发电机工作的原理推测其内部必备的组成是________和线圈.

(7)该风力发电机的优点是________,缺点是________(各写一条)

答案:

解:(1)气球在高空受到的浮力:

F浮=ρ空气gV排=ρ空气gV球=1.2kg/m3×10N/kg×3.0×105m3=3.6×106N.

(2)装置质量:m=5.2t=5.2×103kg,

装置的重力:G=mg=5.2×103kg×10N/kg=5.2×104N.

(3)大气压每升高12m下降1mmHg,升高300m,大气压下降mmHg为:=25(mmHg),

所以300m高空的大气压为:760mmHg-25mmHg=735mmHg.

(4)在表中查出风速为5m/s时的功率P=9kW=9000W,

∵P=,

∴工作一天,风做功为:W=Pt=9000W×24×3600s=7.776×108J,

∵W=Gh,

∴这些功转化为电能使水升高9m,被升高水的重力为:G===8.64×107N.

水的质量为:m===8.64×106kg.

(5)在表中查出风速为7m/s时的功率P=34kW=34000W,

工作4600h,风做功为:W=P =34000W×4600×3600s=5.6304×1011J,

∴这些功完全转化为内能,完全用汽油完全燃烧活动,需要的汽油质量为:

m===12240kg.

答:(1)气球在高空受到的浮力是3.6×106N.

(2)整个装置重为5.2×104N.

(3)发电机处的大气压为735mm汞柱.

(4)某天平均风速5m/s,1天获得的电能假设全部用于带动电动抽水机工作,能把8.64×106kg水抽到9m高的水池里.

(5)若曲阜北部地区每年平均风速7m/s,该风力发电机每年工作4600h,则它的年发电量相当于12240kg汽油完全燃烧放出的热量.

(6)风能取之不尽用之不竭,是可再生能源.

发电机是利用电磁感应工作的,装置内部一定要线圈和磁体.

(7)风能清洁环保,但是不稳定.

某电力公司开发出一种圆柱形气球状的发电机(如图) 气球体积3.0×105m3 悬于风力充足的300m高空 整个装置质量为5.2t 中心处大的风扇随风转动 带动发电机.

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