题目内容
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我省目前正在大力开发的风力发电是一种将风的动能转化为电能的环保发电方式．风力发电机的外观如图所示，其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等．（1）风机叶片具有质量轻、强度高、耐磨损等性能，通常用硬度大、密度小（选填“大”或“小”）的复合材料制成．
（2）风轮机叶片旋转所扫过的面积（S）可视为风力发电机可接收风能的面积．已知空气动能与空气质量成正比，1kg空气在不同的速度（v）时的动能（E）如下表所示，则在空气质量一定时，空气动能E与空气流速v的关系式：E=kv2．
| 空气动能E（J） | 2 | 8 | 18 | 32 | 50 |
| 空气流速v（m/s） | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
（3）在风速和叶片确定的情况下，要提高风轮机单位时间接收的风能，可采取哪些措施？请提出一条建议．
分析 （1）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；
（2）单位时间内通过风扇的空气质量，可理解为流经风扇的空气密度和空气体积的乘积，然后用风扇的横截面积和速度公式表示出空气的体积大小，然后表示出空气质量的表达式m=ρv=ρsl=ρs•vt，通过比较找出m、v的关系，利用表格所给数据算出风速为10m/s时，1s钟流向叶片旋转面积的空气质量，再根据表格可知确定此时产生的能量，再利用η=$\frac{{W}_{电}}{{W}_{风}}$×100%即可求出这台风力发电机的输出功率；
（3）要提高风轮机单位时间接受的风能，要从风的方向和可接受风能的面积着手考虑．
解答 解：（1）风机叶片通常用密度小，硬度大的复合材料制成；
（2）由表格中的数据可得在空气质量一定时，空气动能E与空气流速v的关系式：E=kv2；
由表格得风轮机可接接收的风能为E=$\frac{1}{2}$mv2
因为ρ=$\frac{m}{V}$，所以空气的流量为：m=ρSvt
又由于P0=$\frac{W}{t}$，则每秒接收的风能为P0=$\frac{1}{2}$Sv3
根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Pt}{{P}_{0}t}$=$\frac{P}{{P}_{0}}$得，发电机功率为P=ηP0=η$\frac{1}{2}$Sρv3=$\frac{1}{2}$×20%×1.3kg/m3×100m2×（10m/s）3=13kW．
（3）要提高风轮机单位时间接受的风能可从：可增加风轮叶片长度、增大风轮机叶片旋转所扫过的面积或调整风轮机的方向．
故答案为：
（1）小；
（2）E=kv2；13kW；
（3）可增加风轮叶片长度、安装调向装置，以保证风轮机与风速垂直等．
点评 要解好此题，要求同学们平时关注科学，增加课外阅读量；联系实际，拓宽视野，直面现实生活中的物理问题，学以致用；活化物理基本知识，注重基本素质和能力的培养．
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| B． | h2＞h1 | |
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