第２７卷总第３３４期 物理教学探讨
Ｖｏ１．２７ Ｎｏ．３３４
２００９年第２期（上半月）
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｔｅａｃｈｉｎｇ
（Ｓ） ２．２００９．３７．
对一组关于节能减排物理题的讨论
杨秋金
重庆一中，重庆市沙坪坝区４０００３０
摘 要：随着经济发展与能源短缺的矛盾日趋尖锐．如何实现节能减排是摆在全世界人民面前的一个非常迫切的 课题。本文从近年来的物理考题中精选了一组与该课题相关的题目。旨在引导学生了解相关知识和相应的解题方法。
关键词：节能减排；能源；物理题
中图分类号：Ｇ６３３．７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—６１４８（２００９）２（Ｓｌ一００３７—２
节能减排是指减少能源浪费和降低废气排
种可再生清洁能源。风力发电机是将风能（气流
放。近年来无论是中考还是高考中都频繁出现相 的功能）转化为电能的装置，其主要部件包括风 关题目，体现了从生活走向物理，从物理走向社 轮机、齿轮箱、发电机等。如图１所示。
会的新课标理念。那么，这类试题应如何求解？平
｝
．－－－！ ’●
与
时应该引导学生们关注哪些相关知识？为此，笔
者解析了一组设计新颖的考题，供大家参考。
例１ 抽水蓄能的水电站原理是：将晚上多
ｌ ‘ ｆ ’■
－
ｔ
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●
余的电能用来将水抽到高处的水库里，到白天用 ｝机叶片
电时将高处的水放出来补充电能。假如抽水机的 工作效率为８５％，发电厂的工作效率为８Ｏ ，其 机示意图
它总损耗为６ ，白天每千瓦时的电能为０．６０ 元，晚上每千瓦时的电能为０．３５元。那么１× （１）利用总电阻Ｒ＝１０１２的线路向外输送 １０。ｔ水蓄能转换产生的价格差为多少？（假设水 风力发电机产生的电能。输送功率Ｐ。一３００ｋＷ 库水位平均高度为２００ｍ）
，
输电电压Ｕ＝１０ｋＶ，求导线上损失的功率与输 解 设水的质量为ｍ，水位高为ｈ，发电机
送功率的比值；
效率为 ，总效率为 ，抽水机效率为 ，每千瓦
（２）风轮机叶片旋转所扫过的面 积为风力 时的电能为３．６×１０ Ｊ，则１×１０。ｔ的水在白天用 发电机可接受风能的面积。设空气密度为Ｐ，气流
电电费为：
速度为 ．风轮机叶片长度为ｒ。求单位时间内流
向风轮机的最大风能Ｐ ；
Ａ一
×Ｕ．０ ６０元。
在风速和叶片数确定的情况下，要提高风轮 抽水蓄能后，利用晚上的电能电费为：
机单位时间接受的风能，简述可采取的措施。
×＇／３＇／，９２ Ｘ ０．３５元，
（３）已知风力发电机的输出电功率Ｐ与Ｐ 成正比。某风力发电机的风速＂０１＝９ｍ／ｓ时能够
价格差为Ａ—Ｂ＝１．５４×１０。＝１．５４亿元。 输出电功率Ｐ。＝５４ＯｋＷ。我国某地区风速不低 讨论 本题是有关抽蓄水力发电的题目，
于 ＝６ｍ／ｓ的时间每年约为５０００小时，试估算 只要具备水利发电的基本常识（势能转换成动
这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多 能）就有解题的大致思路了。本题既考查了物理 少千瓦时。
基本知识，又增强了学生节约能源、有效利用能
解 （１）导线上损失的功率为：
源的意识。
例２ 风能将成为２１世纪大规模开发的一
Ｐ＝１２Ｒ＝（
）２×１ｏｗ：９ｋｗ，
包容性问题，不管计算结果小数部分多大，都应 人”法并不是处处都能用的。因此，在计算过程 舍去使之符合实际情况。故本题应取，ｌ＝３２６个。
中要依据实际情况来决定。
由以上事例可知，在物理计算题中，“四舍五
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罗琬华）
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损失的功率与输送功率的比值：
结合计算结果，简述你对该设想的思考。
一 丽
一
０．０３。‘。
：，
已知太阳辐射的总功率Ｐ。＝４×１Ｏ。 ｗ，太
阳到地球的距离ｒ一１．５×１０ｎｍ，太阳光传播到
（２）风垂直流向风轮机时，提供的风能功率
最大。
达地面的过程中大约有３Ｏ 的能量损耗，该车
所用太阳能电池的能量转化效率约为１５％。
单位时间内垂直流向叶片旋转面积的气体
解 （１）驱动电机的输入功率
质量为ｐｖＳ，Ｓ一耵。。
风能的最大功率可表示为：
Ｐ ＝＿砉－（ｐｖＳ）
１
。
一
一
吉 。
可采取的措施合理，如增加风轮机叶片长 度，安装调向装置保持风轮机正面迎风等。
（３）按题意，风力发电机的输出功率为：
Ｐ２＝（ ）。・Ｐｌ＝（ ）。×５４０ｋＷ
：
１６０ｋＷ。
最小年发电量约为：
Ｗ＝Ｐ２ 一１６０×５０００ｋＷ・ｈ
＝ 