Question

據《威海晚報》5月23日報道：記者在榮成港西鎮海邊的風力發電項目施工現場了解到，落戶我市的大型風力發電項目一期工程9月底可全面投產發電．屆時，我市北部沿海將聳起一片“風電林”（如圖所示），為威海經濟發展提供可再生綠色能源，同時為旅游業帶來新亮點．這項總投資12億元，發電容量為15萬千瓦的華能中電威海風力發電項目，位于榮成朝陽港大橋以西至崮山鎮沿環海路．求：
（1）即將并網的15萬千瓦風力發電機組，預計年發電量3×10⁸kW?h，相當于完全燃燒多少噸煤放出的能量？（煤的熱值為3.0×10⁷J/kg）
（2）若電廠通過供電系統用220V的電壓給小剛家所在的離電廠較遠的小區供電，某天小剛發現自家“220V 100W”的白熾燈工作484s，消耗電能為4×10⁴J．求：加在小剛家用電器兩端的實際電壓是多少？
（3）已知小剛家進戶線上裝有一空氣開關，當電流達到20A時，空氣開關將自動“跳閘”，則小剛家使用的用電器的最大電功率不能超過多少？

Answer 1

分析：（1）知道年發電量（相當于完全燃燒標準煤所釋放的能量）和煤的熱值，利用Q_放=mq求需要煤的質量；
（2）知道燈的銘牌（額定電壓、額定功率）可求燈絲電阻，又知道白熾燈工作t=484s消耗電能的電能，利用W=

U 2 實

R

t求燈兩端的實際電壓；
（3）知道電路中的最大電流和實際電壓大小，利用P=UI求小剛家使用的用電器的最大電功率．

解答：解：（1）由題知，Q_放=W_電=3×10⁸kw?h=3×10⁸×3.6×10⁶J=1.08×10¹⁵J，
∵Q_放=mq，
∴需要煤的質量：
m=

Q放

q

=

1.08×1015J

3.0×107J/kg

=3.6×10⁷kg=3.6×10⁴t；
（2）∵P=

U2

R

，
∴白熾燈燈絲電阻：
R=

U2

P

=

(220V)2

100W

=484Ω，
∵W=

U 2 實

R

t=

U 2 實

484Ω

×484s=4×10⁴J，
∴加在燈兩端的實際電壓：
U_實=200V；
（3）小剛家使用的用電器的最大電功率：
P_實=U_實I_實=200V×20A=4000W．
答：（1）相當于完全燃燒3.6×10⁴t煤放出的能量；
（2）加在小剛家用電器兩端的實際電壓是200V；
（3）小剛家使用的用電器的最大電功率不能超過4000W．

點評：本題為電學和熱學的綜合題，本題關鍵：一是kw?h和J的單位換算（1kw?h=3.6×10⁶J），二是電功、電功率公式的靈活選用．