小明在使用自家吊扇时发现,当调速器打在1档时电风扇转得最快,调速器不发热.当调速器打在2、3、4、5档时电风扇转速逐渐变慢,调速器发热.但是在相同的时间内,调速器发热情况,不是档位越高时发热越多;也不是档位越低时发热越多.而是3、4档比2、5档发热量要多.
小明和同学小红有以下猜想:
1.两人都认为,电风扇的调速器相当于一个变阻器,它与电风扇串联.通过调节调速器,可以改变调速器的电阻,从而改变电流,起到调速的作用.
2.小明认为,电热与电阻成正比,所以调速器电阻调得越大,发热功率越大.他认为调速器调到3、4档时电阻大.小红则认为,电热与电流的平方成正比,所以调速器电阻调得越大,电流越小,发热功率越小.因此她认为调速器调到2、5档的电阻大.
为了验证上述猜想,他们找来了以下材料:小灯泡(4V 2W)、定值电阻(8Ω)、开关、滑动变阻器(1A 20Ω)各一只.电流表和电压表各一只.蓄电池(6V)、导线若干.
(1)为了验证猜想1,小明建议用小灯泡代替电风扇,用滑动变阻器代替调速器;小红建议用定值电阻代替电风扇,用滑动变阻器代替调速器.你认为谁的方法好?说说你的理由.
(2)为了验证猜想2,他们决定用定值电阻(代替电风扇)和滑动变阻器(代替调速器)串联.请你帮他们在方框内设计一个电路图.正确连线后,实验得到下表数据,请你帮他们将未处理完的数据补充完整.
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(3)分析上表数据,第一、二、三、四次分别相当于调速器的2、3、4、5档位,由此可知,猜想2中小明和小红的说法都是
 
的(选填“正确”或“错误”).分析数据可知:随着滑动变阻器阻值的增大,变阻器的发热功率的变化是
 
.
变阻器的 U/V I/A 变阻器阻值R/Ω 变阻器功率P/W
第一次 2 0.5 4 1
第二次 2.8 0.4 7  
第三次 3.6 0.3   1.08
第四次 4 0.25 16 1
如图甲所示,是江苏如东风力发电场的外景,该场是亚洲目前建设规模最大的风电基地.小明在参观了发电场后,对风力发电机产生了浓厚的兴趣.

风力发电机发电时的输出功率和哪些因素有关呢?对这一问题,他做了如下猜想:
①风力发电机的输出功率可能与风速有关.
②风力发电机的输出功率可能与叶片的倾角有关.
(1)请你也提出一个猜想:
③风力发电机的输出功率可能与
风叶的材料(或表面积)
风叶的材料(或表面积)
有关.
为了探究风力发电机的输出功率是否与风速有关,小明设计了如下实验步骤:①如图乙,将风叶安装在风车底座上,把线的一端固定在风车转轴上,另一端系上钩码.②在风车正前方1米处放置电风扇,将电风扇的风速调到1挡位,用秒表记录提升钩码到A点所需的时间.③将电风扇换到2、3挡位,重复以上实验,并将数据记录在表格中.(注:电风扇挡位越高,风速越大)
表一:
电风扇挡位 钩码的质量(克) 提升钩码到A点的时间(秒)
1 50 15
2 50 13
3 50 10
请你回答:
(2)这个实验是通过测量
提升钩码到A点的时间
提升钩码到A点的时间
来比较风车输出功率的大小.
(3)通过实验可以得到的结论是:
风速越大,风车的输出功率越大
风速越大,风车的输出功率越大
.
为了进一步研究风力发电机,他又从电厂查到一台1500kW的发电机组的相关数据:
表二:输出功率与风速的关系
风速(m/s) 5 10 15 20
输出功率(kW) 80 720 1500 1100
表三:不同风速下风力发电机每秒获得的风能:
风速(m/s) 5 10 15 20
1s获得的能量(104J) 15 120 405 350
(4)风能是清洁能源,也是
可再生
可再生
(选填“可再生”或“不可再生”)能源.风力发电机的工作原理是
电磁感应
电磁感应
.
(5)对表格进行分析,你发现风速在5m/s~15m/s的范围内,风力发电机每秒获得的风能与风速的关系是
风车获得的能量与风速成正比关系
风车获得的能量与风速成正比关系
.
(6)风速为10m/s时,这台发电机1h发的电可供教室里10盏标有“220V  40W”的灯同时工作
1800
1800
h.这些能量相当于
86.4
86.4
kg煤完全燃烧放的热.(煤的热值是3×107J/kg)
(7)风速为10m/s时,这台发电机的发电效率为
60%
60%
.
(8)当风速超过20m/s时,为了防止每秒获得的风能过大,导致风叶损坏,你认为可采取的措施是:
适当减小叶片的受力面积(或者叶片采用柔性材料)
适当减小叶片的受力面积(或者叶片采用柔性材料)
.

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