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【题目】阅读以下材料,回答相关问题。

海 上 风 电

今天,大力发展可再生能源的中国,在水电、风电、太阳能等领域的发电规模均已达世界第一,而其中风电以其技术可靠、成本低廉的优势尤为受到关注。海上蕴含着巨大的风能,随着陆地风电的逐步开发,海上风电技术也得到了快速发展(如图所示)。

风力发电就是利用风能带动风力发电机组的叶片旋转,通过一系列内部轴承带动发电机发电。叶片设计是风力机研制最核心的步骤之一,直接决定了风力机捕获风能水平的高低。风力机的叶片形状看起来和飞机的机翼很相似,因为它是基于飞机机翼设计理论而发展出来的。让我们以叶片中的某一个翼型(叶片的截面)为例,看看空气和叶片是如何相互作用的。如图所示,当风以一定的攻角(叶片的前缘和后缘的连线ab与风速的夹角)流经叶片的时候,叶片背面气流速度比较大,叶片腹面气流速度较小,使叶片背面的空气压力与叶片腹面的空气压力不同。由于存在压力差,这个力就是推动叶片转动的“升力”。

风力机可以通过变桨机构改变叶片的攻角来控制风的输入功率,将叶片的转速控制在安全范围内。在风力机不发电的时候,叶片呈保护状态,叶片的攻角为90,即不管风有多大,叶片都不转动。当需要发电的时候,变桨机构调节叶片角度,使叶片前缘与来风方向呈合适的攻角。风速达到一定程度,便可推动叶片转动,从而带动发电机发电。

请回答下列问题:

(1)________是风力机研制最核心的步骤之一,直接决定了风力机捕获风能水平的高低。

(2)在图中,当风以一定的攻角流经叶片的时候,叶片背面的空气压力________(选填“大于”、“等于”或“小于”)叶片腹面的空气压力。请你列举一个生活中应用这一原理的实例:________。

(3)在风力机不发电的时候,叶片呈保护状态,叶片的攻角为________度。

【答案】叶片设计 小于 飞机机翼呈上凸下平的形状 90

【解析】

(1)[1]由材料可知,叶片设计是风力机研制最核心的步骤之一,直接决定了风力机捕获风能水平的高低。

(2)[2]在图2中,当风以一定的攻角流经叶片的时候,叶片背面空气流速快、压强小,叶片腹面空气流速小、压强大,因此,叶片背面的空气压力小于叶片腹面的空气压力。

[3]生活中应用这一原理的实例如:飞机机翼呈上凸下平的形状,地铁站画出安全线等。

(3)[4]由题意可知,在风力机不发电的时候,叶片呈保护状态,叶片的攻角为90°,即不管风有多大,叶片都不转动。

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