风能是“可再生能源 .我国风力资源丰富.风力发电是一种经济而又清洁的能源利用.我国甘肃省某地.四季的平均风速为10 m/s.已知空气的密度为1.3 kg/m3.该地新建的小型风力发电机的风车有三个长度均为12 m长的叶片.转动时可形成半径为12 m的一个圆面.(1)若这个风车能将通过此圆面内的10%的气流的动能转化为电能.那么该风车� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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风能是“可再生能源”.我国风力资源丰富，风力发电是一种经济而又清洁的能源利用.我国甘肃省某地，四季的平均风速为10 m/s，已知空气的密度为1.3 kg/m³，该地新建的小型风力发电机的风车有三个长度均为12 m长的叶片，转动时可形成半径为12 m的一个圆面.

(1)若这个风车能将通过此圆面内的10%的气流的动能转化为电能，那么该风车带动发电机功率为多大？(保留两位有效数字)

(2)为了减少风车转动的磨损，根据最新设计，在转动轴与轴承的接触部分镀了一层纳米陶瓷，一般的陶瓷每立方厘米含有10¹⁰个晶粒，而这种纳米陶瓷每立方厘米含有10¹⁹个晶粒.若把每个晶粒看成球形，并假设这些晶粒是一个挨着一个紧密排列的，那么每个晶粒的直径大约为多少纳米？

解析：(1)每秒通过圆面的气流构成一个长为v、底面积为S=πR²的圆柱体，如图所示，则这部分空气的质量m=ρπR²v，其动能为E_k=ρπR²v³，每秒转化的电能即为发电机的功率P=，代入数据解得P=2.9×10⁴ W.

(2)设这种纳米陶瓷每个晶粒的直径为d，则V=N·π()³=，即

10^-6=10¹⁹×3.14×

解得d=6×10^-9 m=6 nm.

答案：(1)2.9×10⁴ W (2)6 nm

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风力发电是目前可再生能源中技术比较成熟，具有规模化开发条件和商业发展前景的发电技术．小型独立风力发电系统一般不并网发电，只能独立使用，单台装机容量通常不超过10 KW．它的构成为：风力发电机＋充电器＋数字逆变器．风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成．叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子是绕组切割磁感线产生电能．因风量不稳定，故小型风力发电机输出的是13－25 V变化的交流电，须经充电器整流再对蓄电池充电，使风力发电机的产生的电能变能化学能．最后经逆变处理后供给用户使用．某学习小组对一小型风力发电机进行测定风速实验：将一铜棒与风力发电系统的输出端构成回路(注：风力发电机与铜棒直接相连，连接导线末画出)如图所示．铜棒ab长为0.5 m，质量0.2 Kg，两端用轻铜线相连．整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝2 T．当有风速4 m/s吹向风叶，铜棒与竖直方向成37°角且偏向纸内的位置时，铜棒处于受力平衡状态．

(1)此时铜棒中通过的电流大小与方向．

(2)如风力发电机能把风能的30％转化为发电机的机械能，发电系统的效率为50％(其他能量损失一概不计)，已知此小型风力发电系统输出电压恒定为24 V，问当铜棒与竖直方向成53°角平衡时风速为多少m/s？(g取10 m/s²，ρ_空气＝1.29 Kg/m³，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)

（7分）风力发电是目前可再生能源中技术比较成熟，具有规模化开发条件和商业发展前景的发电技术。小型独立风力发电系统一般不并网发电，只能独立使用，单台装机容量通常不超过10KW。它的构成为：风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子是绕组切割磁感线产生电能。因风量不稳定，故小型风力发电机输出的是13－25V变化的交流电，须经充电器整流再对蓄电池充电，使风力发电机的产生的电能变能化学能。最后经逆变处理后供给用户使用。某学习小组对一小型风力发电机进行测定风速实验：将一铜棒与风力发电系统的输出端构成回路（注：风力发电机与铜棒直接相连，连接导线末画出）如图所示。铜棒ab长为0.5m，质量0.2Kg，两端用轻铜线相连。整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=2T. 当有风速4m/s吹向风叶，铜棒与竖直方向成37°角且偏向纸内的位置时，铜棒处于受力平衡状态。

（1）此时铜棒中通过的电流大小与方向。

（2）如风力发电机能把风能的30%转化为发电机的机械能，发电系统的效率为50%（其他能量损失一概不计），已知此小型风力发电系统输出电压恒定为24V，问当铜棒与竖直方向成53°角平衡时风速为多少m/s?（g取10m/s²，ρ_空气=1.29Kg/m³,sin37⁰=0.6,cos37⁰=0.8 ）

（7分）风力发电是目前可再生能源中技术比较成熟，具有规模化开发条件和商业发展前景的发电技术。小型独立风力发电系统一般不并网发电，只能独立使用，单台装机容量通常不超过10KW。它的构成为：风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子是绕组切割磁感线产生电能。因风量不稳定，故小型风力发电机输出的是13－25V变化的交流电，须经充电器整流再对蓄电池充电，使风力发电机的产生的电能变能化学能。最后经逆变处理后供给用户使用。某学习小组对一小型风力发电机进行测定风速实验：将一铜棒与风力发电系统的输出端构成回路（注：风力发电机与铜棒直接相连，连接导线末画出）如图所示。铜棒ab长为0.5m，质量0.2Kg，两端用轻铜线相连。整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B="2T." 当有风速4m/s吹向风叶，铜棒与竖直方向成37°角且偏向纸内的位置时，铜棒处于受力平衡状态。
（1）此时铜棒中通过的电流大小与方向。
（2）如风力发电机能把风能的30%转化为发电机的机械能，发电系统的效率为50%（其他能量损失一概不计），已知此小型风力发电系统输出电压恒定为24V，问当铜棒与竖直方向成53°角平衡时风速为多少m/s?（g取10m/s²，ρ_空气=1.29Kg/m³,sin37⁰=0.6,cos37⁰="0.8" ）

（1）此时铜棒中通过的电流大小与方向。

风力发电是目前可再生能源中技术比较成熟，具有规模化开发条件和商业发展前景的发电技术。小型独立风力发电系统一般不并网发电，只能独立使用，单台装机容量通常不超过10KW。它的构成为：风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子是绕组切割磁感线产生电能。因风量不稳定，故小型风力发电机输出的是13－25V变化的交流电，须经充电器整流再对蓄电池充电，使风力发电机的产生的电能变能化学能。最后经逆变处理后供给用户使用。某学习小组对一小型风力发电机进行测定风速实验：将一铜棒与风力发电系统的输出端构成回路（注：风力发电机与铜棒直接相连，连接导线末画出）如图所示。铜棒ab长为0.5m，质量0.2Kg，两端用轻铜线相连。整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=2T. 当有风速4m/s吹向风叶，铜棒与竖直方向成37°角且偏向纸内的位置时，铜棒处于受力平衡状态。

（1）此时铜棒中通过的电流大小与方向。

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