Question

【題目】如圖甲是我省潮汕地區(qū)東奧島風(fēng)力發(fā)電的外景，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要由風(fēng)機(jī)葉片和發(fā)動機(jī)組成
（1）風(fēng)機(jī)的葉片具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐磨損等性能，通常用硬度大，密度（選填“大”或“小”）的復(fù)合材料制成；葉片形狀像飛機(jī)的機(jī)翼，若葉片位置和風(fēng)向如圖乙所示，由于葉片兩面空氣流速不同產(chǎn)生壓強(qiáng)差，而受到向（選填“上”或“下”）的力使風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)．
（2）風(fēng)葉產(chǎn)生的動力通過傳動系統(tǒng)傳遞給發(fā)電機(jī)，利用原理，使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能．
（3）某風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率與風(fēng)速的關(guān)系如圖丙所示，由圖象可知，能使該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生電能的風(fēng)速范圍是（用圖象中的字母表示）．
（4）下表給出了在不同風(fēng)速下某風(fēng)機(jī)獲得的能量：

平均風(fēng)速（m/s）	5	10	15	20
1s內(nèi)獲得的能量（×104J）	1	8	27	64

① 請你對表格的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，你會發(fā)現(xiàn)該風(fēng)機(jī)1s內(nèi)獲得的能量與風(fēng)速的關(guān)系是；
②風(fēng)速為5m/s時，這臺風(fēng)機(jī)工作1min所產(chǎn)生的電能可供1只“220V 100W”電燈正常工作10min，請你通過計(jì)算求風(fēng)機(jī)發(fā)電的效率是多少？

Answer 1

【答案】
（1）小；上
（2）電磁感應(yīng)
（3）V1～V3
（4）風(fēng)速越大，獲得能量越多或風(fēng)機(jī)獲得的能量與風(fēng)速的三次方成正比
【解析】解：（1）風(fēng)機(jī)葉片具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐磨損等性能，通常用密度小，硬度大的復(fù)合材料制成；由乙圖知，葉片的上面是突出的弧形，下面是平面，空氣流過時，上面空氣流速大于下面空氣流速，上面壓強(qiáng)小于下面壓強(qiáng)，葉片受到向上的力使風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)．（2）風(fēng)葉產(chǎn)生的動力通過傳動系統(tǒng)傳遞給發(fā)電機(jī)發(fā)電，把風(fēng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，這是電磁感應(yīng)現(xiàn)象．（3）由圖象可知，風(fēng)速為V1～V3時有輸出功率，所以使該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生電能的風(fēng)速范圍是V1～V3；（4）①由表格數(shù)據(jù)知，風(fēng)速增大為原來的2倍，風(fēng)能增大為原來的23倍；風(fēng)速增大為原來的3倍，風(fēng)能增大為原來的33倍…，所以風(fēng)機(jī)獲得的能量與風(fēng)速的三次方成正比；②根據(jù)P= 可得，有用功：W有用=Pt=100W×10×60s=6×104J；風(fēng)速為5m/s時，由表格數(shù)據(jù)可得總功：W總=P′t′=1×104W×60s=6×105J；
風(fēng)機(jī)發(fā)電的效率：η= ×100%= ×100%=10%．
故答案為：（1）小；上；（2）電磁感應(yīng)；（3）V1～V3；（4）①風(fēng)速越大，獲得能量越多 或 風(fēng)機(jī)獲得的能量與風(fēng)速的三次方成正比；②10%．
（1）葉片上面弧形，下面平面，風(fēng)經(jīng)過葉片時，分析葉片上下空氣流速，根據(jù)流速越大壓強(qiáng)越小，分析壓強(qiáng)大小，分析受力情況．（2）風(fēng)力發(fā)電是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，應(yīng)用電磁感應(yīng)原理．（3）由圖象可知，使該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生電能的風(fēng)速范圍．（4）①由表格數(shù)據(jù)分析，風(fēng)能隨風(fēng)速的增大而增大，并且有定量關(guān)系，把定量關(guān)系確定下來；
②知道燈泡的額定功率和工作時間，求出有用功，知道總功，根據(jù)機(jī)械效率公式求出機(jī)械效率．