Question

淮安熱電廠改進工程即將開工，預計2010年投產．該電廠是國家“十一五”重點建設項目，規劃裝機總容量為400萬千瓦，總投資約160億元，其中改進工程建設的發電機組是由2臺超超臨界燃煤機組成，每臺功率達到100萬千瓦，代表了國內火電發展的方向．所謂超超臨界，意為燃料的超級充分燃燒，二氧化碳等有害氣體超級的絕少排放，發電效率的超級高效．兩臺機組投入運行后，每年將向華東電網提供100億千瓦時的電量．
（1）發電機的工作原理是什么？改進工程投產后，與傳統的熱電廠比較，將有什么顯著的優點？（只要答出一點）
（2）若一臺新型發電機一年輸出電能6×10⁹kW?h，它一年工作的總時間為多少天？
（3）如果某傳統燃煤發電機每發出1度電，要消耗熱值為3.0×10⁷J/kg的標準煤0.4kg，該發電機的效率為多大？
（4）若電廠通過供電系統用220V的恒定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“220V100W”的白熾燈工作10min時，消耗電能為4.86×10⁴J，已知小剛家進戶線上裝有一空氣開關，當電流達到20A時，空氣開關自動“跳閘”，他家此時允許消耗的最大電功率為多大？（不考慮溫度對電阻的影響）

Answer 1

分析：（1）電磁感應現象原理是“導體在磁場中運動產生電流”，說明機械能轉化成電能．發電機就是機械能轉化成電能，從環保角度入手分析優點；
（2）已知功率和電能的大小，根據公式t=

W

P

可求工作的時間；
（3）根據Q=qm計算出煤產生的熱量，又知有用的電能，利用效率公式計算；
（4）根據消耗的電能和時間計算出實際功率，進而計算出實際電壓，最后計算功率．

解答：解：（1）發電機的工作原理是電磁感應現象，這種發電機的優點是：污染比較小，環保節能．
（2）由題意所知，W=6×10⁹kW?h，P=1000000kW=1×10⁶kW
根據P=

W

t

得到t₁=

W

P

=

6×109kW?h

1×106kW

=6000h=250天；
（3）完全燃燒0.4kg煤所放出的熱量Q=qm=3.0×10⁷J/㎏×0.4㎏=1.2×10⁷J，
又W_有=1kWh=3.6×10⁶J
∴發電機的效率η=

W

Q

×100%=

3.6×106J

1.2×107J

×100%=30%
（4）根據題意：t=10min=600s 燈泡的實際電功率P_實=

W

t

=

4.86×104J

600s

=81W
根據P=UI、I=

U

R

得P=

U2

R

，
P_額=

U 2 額

R

，P_實=

U 2 實

R

可得出：

U 2 額

P額

=

U 2 實

P實

，
∴U_實=

U 2 額 P實 P額

=

(220v)2×81W 100W

=198V
∴P=UI=198v×20A=3.96×10³W
答：（1）發電機的工作原理是電磁感應現象，污染比較小，環保節能；
（2）發電機組一年工作的總時間為250天；
（3）發電機的效率為30%；
（4）消耗的最大電功率為3.96×10³W．

點評：本題考查電學的計算，關鍵是公式及其變形的靈活運用，解題過程中要注意單位的換算，還教育我們要養成節約能源的好習慣．