Question

17．如圖是我國西部某地區(qū)風力發(fā)電的外景．下表給出了在不同風速下一臺風車獲得的能量．

平均風速（m/s）	5	10	15	20	25	30
1s內獲得的能量（×104J）	4	8	12	16	20	24

若此地平均風速為15m/s，1臺這樣的風車10min獲得的風能是7.2×10⁷ J；若某時間內風速為12m/s，一臺風車工作1h所產生的電能供18只“220V-100W”燈泡正常工作8h，則這臺風車發(fā)電效率為15%．

Answer 1

分析 （1）根據上表所提供的數據，知道此地平均風速為15m/s時，1s內獲得的能量，進而求出10min獲得的風能；
（2）根據上表所提供的數據可以看出風車獲得的能量與風速成正比關系，進而得出當風速為12m/s時，1s內獲得的能量，從而求1h獲得的能量；
已知燈泡的額定功率和工作時間，根據公式W=Pt可求燈泡消耗的電能；燈泡消耗的電能與風車產生的電能之比就是這臺風車發(fā)電的效率．

解答 解：（1）若此地平均風速為15m/s，
由上表可知：P₁=12×10⁴J/s=1.2×10⁵J/s，
則10分鐘獲得的風能：
W₁=P₁t₁=1.2×10⁵J/s×10×60s=7.2×10⁷J，
（2）由表中數據可知，風車獲得的能量隨風速的增大而增大，并且成倍數的增加，
所以風車獲得的能量與風速成正比關系，即：$\frac{{P}_{1}}{{P}_{2}}$=$\frac{{v}_{1}}{{v}_{2}}$；若風速為12m/s時，
P₂=$\frac{{v}_{2}}{{v}_{1}}$P₁=$\frac{12m/s}{15m/s}$×1.2×10⁵J/s=9.6×10⁴J/s，
則風車工作1小時獲得的能量：
W_總=P₂t₂=9.6×10⁴J/s×3600s=3.456×10⁸J；
風車工作1小時產生的電能：
W=Pt=18×100W×8×3600s=5.184×10⁷J；
故風車發(fā)電的效率：
η=$\frac{W}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{5.184×1{0}^{7}J}{3.456×1{0}^{8}J}$×100%=15%．
故答案為：7.2×10⁷J；15%．

點評 本題考查消耗電能、產生能量及效率的計算等知識，關鍵是公式及其變形的靈活運用，要學會從題目所給信息中找到有用的信息，解題過程中要注意單位的統一．