Question

【题目】如图甲是我省潮汕地区东奥岛风力发电的外景，风力发电机组主要由风机叶片和发动机组成。

（1）风机的叶片具有质量轻、强度高、耐磨损等性能，通常用硬度大，密度______（选填“大”或“小”）的复合材料制成；叶片形状像飞机的机翼，若叶片位置和风向如图乙所示，由于叶片两面空气流速不同，上方的流速较，产生压强差，从而受到向______（选填“上”或“下”）的力使风叶旋转。

（2）风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机，利用___________原理，使机械能转化为电能。

（3）某风力发电机的输出功率与风速的关系如图丙所示，由图像可知，能使该风力发电机组产生电能的风速范围是___________（用图像中的字母表示）。

（4）下表给出了在不同风速下某风机获得的能量：

平均风速（m/s）	5	10	15	20
1s内获得的能量（×104J）	1	8	27	64

①请你对表格的数据进行分析，你会发现该风机1s内获得的能量与风速的关系是_______；

②风速为5m/s时，这台风机工作1min所产生的电能可供1只“220V 100W”电灯正常工作10min，风机发电的效率是为______。

Answer 1

【答案】小 上 电磁感应 V1～V3 风速越大，获得能量越多 或 风机获得的能量与风速的三次方成正比 10%

【解析】

第一空．风机叶片具有质量轻、强度高、耐磨损等性能，通常用密度小，硬度大的复合材料制成；

第二空．由乙图知，叶片的上面是突出的弧形，下面是平面，空气流过时，上面空气流速大于下面空气流速，上面压强小于下面压强，叶片受到向上的力使风叶旋转．

第三空．风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机发电，把风的机械能转化为电能，这是电磁感应现象．

第四空．由图象可知，风速为V1～V3时有输出功率，所以使该风力发电机组产生电能的风速范围是V1～V3；

第五空．①由表格数据知，风速增大为原来的2倍，风能增大为原来的23倍；风速增大为原来的3倍，风能增大为原来的33倍…，所以风机获得的能量与风速的三次方成正比；

第六空．根据P=可得，有用功：W有用=Pt=100W×10×60s=6×104J；

风速为5m/s时，由表格数据可得总功：W总=P′t′=1×104W×60s=6×105J；

风机发电的效率：η=×100%=×100%=10%．