Question

10．阅读短文，回答问题，
如图甲所示，是江苏射阳风力发电场的外景，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
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1m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）

电风扇挡位	钩码的质量（g）	提升钩码到A点的时间（s）
1	50	15
2	50	13
3	50	10

（1）请你也提出一个猜想：风力发电机的输出功率可能与表面积（或半径等）有关，风力发电机是根据电磁感应原理发电的，利用风力发电时，是将机械能（风能）能转化为电能．
（2）这个实验是通过测量提升钩码到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，输出功率越大．

Answer 1

分析 （1）风速、叶片的倾角、叶片的材料以及叶片的表面积都可以影响发电机的输出功率；
风是空气的流动形成的，具有机械能，风力发电的原理是电磁感应，将机械能转化为电能；
（2）因风车输出的功率为提升重物的功率，要求提升重物的功率可以由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{mgh}{t}$=mgV来求；而知道提升时间即可以得出提升物体的速度，则可比较风车的输出功率大小．
（3）分析表一中数据，电风扇档位越高，风速越大，提升钩码到A点的时间越短，据此得出结论．

解答 解：（1）若风叶的表面积或半径不同，则风叶获得的能量不同，也可影响输出功率等．
风力发电将机械能转化为电能，利用了电磁感应原理；
（2）因提升高度要同，则由h=vt可知，通过提升时间，可知提升的速度大小，则由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{mgh}{t}$=mgv可知输出功率的大小，故比较提升时间可知功率大小．
（3）分析表一数据可见，在提升钩码质量相同的情况下，风速越大，提升钩码到A点的时间越短，风车的输出功率越大．
故答案为：（1）表面积（或半径等）；电磁感应；机械能（风能）；电；（2）提升钩码到A点的时间；（3）风速越大，输出功率越大．

点评 化石能源越来越少，碳排放所造成的环境问题越来越受到人们的重视，开发和利用新能源已成为人们的共识．太阳能、风能、地热、潮汐等新能源的利用已成为现实．通过新能源利用考查物理知识是中考命题的亮点之一．本题主要考查了电磁感应原理、功率推导公式的应用．