题目内容

风能是“可再生资源”.我国风力资源丰富，利用风力发电是一种经济而又清洁的能源.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12所示，则这部分空气的质量m=ρπR2v，其动能为Ek=,每秒转化的电能即为发电机的功率,代入数据解得P=2.9×104 W.

图12

（2）假设这种纳米陶瓷的每个晶粒的直径为d，则,代入数据解得d=5×10-9 m=5 nm.

答案：（1）2.9×104 W  （2）5 nm


练习册系列答案
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风能是一种环保型的可再生能源．据勘测，我国利用风力资源至少有2.53×105MW，所以风能是很有开发前途的能源．风力发电是将风的动能通过风力发电机转化为电能的过程．某风力发电机将伞气的动能转化为电能的效率η=20%，空气密度ρ=1.3kg/m3，其有效受风面积S=20m2．此风力发电机输出U=250V稳定的直流电压，用它给如图11所示的皮带传送装置的电动机（电动机未画出）供电，输电线电阻不计．已知皮带传送装置的电动机的额定电压U额=250V，允许消耗电功率的最大值P电m=500W，线圈电阻R=5.0Ω，在该电动机消耗电功率达到最大值的情况下，电动机及皮带传送装置各部分由于摩擦而损耗的功率与皮带传送装置输出的机械功率之比为1：5．重力加速度g取10m/s2．
（1）求此风力发电机在风速v1=10m/s时输出的电功率；
（2）求皮带传送装置的电动机消耗电功率达到最大值时，皮带传送装置输出的机械功率；
（3）已知传送带两端A、B之间距离s=10m，高度差h=4.0m．现将一货箱（可视为质点）无初速地放到传送带上A处，经t=1.0s后货箱与传送带保持相对静止，当货箱被运送至B处离开传送带时再将另一个相同的货箱以相同的方式放到A处，如此反复，总保持传送带上有一个（也只有一个）货箱．在运送货箱的过程中，传送带的运行速度始终保持v2=1.0m/s不变．若要保证皮带传送装置的电动机所消耗电功率始终不超过P电m=500W，货箱的质量应满足怎样的条件．
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？

（18分）

       风能是一种环保型的可再生能源。据勘测，我国利用风力资源至少有2．53×105MW，所以风能是很有开发前途的能源。风力发电是将风的动能通过风力发电机转化为电能的过程。某风力发电机将伞气的动能转化为电能的效率=20％，空气密度，其有效受风面积S=20m2。此风力发电机输出U=250V稳定的直流电压，用它给如图11所示的皮带传送装置的电动机（电动机未画出）供电，输电线电阻不计。已知皮带传送装置的电动机的额定电压U额=250V，允许消耗电功率的最大值P电m=500W，线圈电阻R=5．0Ω，在该电动机消耗电功率达到最大值的情况下，电动机及皮带传送装置各部分由于摩擦而损耗的功率与皮带传送装置输出的机械功率之比为1：5。重力加速度g取10m／s2.

（1）求此风力发电机在风速=10m／s时输出的电功率；

（2）求皮带传送装置的电动机消耗电功率达到最大值时，皮带传送装置输出的机械功率；

（3）已知传送带两端A、B之间距离s=10m，高度差h=4．0m。现将一货箱（可视为质点）无初速地放到传送带上A处，经t=1．0s后货箱与传送带保持相对静止，当货箱被运送至B处离开传送带时再将另一个相同的货箱以相同的方式放到A处，如此反复，总保持传送带上有一个（也只有一个）货箱。，在运送货箱的过程中，传送带的运行速度始终保持不变。若要保证皮带传送装置的电动机所消耗电功率始终不超过P电m=500W，货箱的质量应满足怎样的条件。

 
凡是能提供某种形式能量的物质，或是物质各种各样的运动，统称为能源.下面是一组关于能源的问题，请完成下列题目：

(1)“能源分类的相关图”如图6-2-1所示，四组能源选项中全部符合图中阴影部分能源的是…(    )

图6-2-1

A.煤炭、石油、沼气                    B.太阳能、生物能、天然气

C.太阳能、风能、潮汐能                D.地热能、海洋能、核能

(2)煤、石油、天然气和生物能作为能源的共同特点是(    )

A.可再生能源取之不尽、用之不竭        B.不可再生能源，用一点少一点

C.来自太阳辐射的能量                  D.污染环境的能源

(3)煤、石油、天然气和生物能资源的能量形成和转换利用过程基本上是(    )

A.太阳能辐射—化学能—热能            B.太阳能辐射—机械能—电能

C.生物能—电能—化学能—热能          D.太阳能辐射—机械能—化学能

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