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风力发电是将风能转化为电能的一种环保发电方式．2009年7月8日召开了全国风能观测网建设及后续工作安排电视电话会议，研究推进我国风能利用问题．若风力发电机将可接收的风能转化为电能的效率η=20%，某地的空气密度ρ=1.3kg/m3，风速v=10m/s，方向垂直于叶片扫过的平面．要设计一台功率P=20kW的风力发电机，风轮机的叶片长度r应为多少？

【答案】分析：时间t内通过叶片扫过平面的空气柱的部分动能转化为电能，根据能量守恒定律列式求解即可．
解答：解：时间t内通过叶片扫过平面的空气柱的体积为：V=S?L=πr2?vt；
时间t内通过叶片扫过平面的空气柱的质量为：m=ρV；
根据能量守恒定律，有：η=Pt；
联立以上三式得到：r=
答：风轮机的叶片长度r应为7.0m．
点评：本题关键是明确通过叶片扫过平面的空气柱的部分动能转化为电能，求解出空气柱的质量是关键，基础题．
练习册系列答案
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风力发电是将风能转化为电能的一种环保发电方式．2009年7月8日召开了全国风能观测网建设及后续工作安排电视电话会议，研究推进我国风能利用问题．若风力发电机将可接收的风能转化为电能的效率η=20%，某地的空气密度ρ=1.3kg/m3，风速v=10m/s，方向垂直于叶片扫过的平面．要设计一台功率P=20kW的风力发电机，风轮机的叶片长度r应为多少？
风能是一种环保型能源．目前我国风力发电总装机容量已达2640MW．据勘测我国的风力资源至少有2.53×105MW．所以风力发电是很有前途的一种能源．风力发电是将风的动能转化为电能．设空气的密度为ρ，水平风速为v，风力发电机每个叶片长为L，设通过叶片旋转所围成的圆面内的所有风能转化为电能的效率为η，那么该风力发电机发出的电功率P的数学表达式为
 
；若某地平均风速为v=9m/s，所用风力发电机的叶片长L=3m，空气密度ρ=1.3kg/m3，效率为η=25%，每天平均发电20小时，获得的电能为
 
J．
风能是一种环保型能源．目前我国风力发电总装机容量已达2640MW（MW表示兆瓦）．据勘测我国的风力资源至少有2.53×105MW，所以风力发电是很有前途的一种能源．
风力发电是将风的动能转化为电能．设空气的密度为ρ，水平风速为v，风力发电机每个叶片长为L，设通过叶片旋转所围成的圆面积内的所有风能转化为电能的效率为η．求：
（1）该风力发电机的发电功率P的数学表达式．
（2）若某地平均风速为v=10m/s，所用风力发电机的叶片长L=4m，空气密度ρ=1.3kg/m3，效率为η=25%，每天平均发电20小时，每天能获得多少电能？
精英家教网大风可能给人们的生产和生活带来一些危害，同时风能也是可以开发利用的清洁能源．
（1）据北京市气象台监测显示，2012年3月23日北京刮起了今年以来最大的风，其短时风力达到近十级．在海淀区某公路旁停放的一辆小轿车被大风吹倒的数字信息亭砸中，如图甲所示．已知该信息亭形状为长方体，其高度为h，底面是边长为l的正方形，信息亭所受的重力为G，重心位于其几何中心．
①求大风吹倒信息亭的过程中，至少需要对信息亭做多少功；
②若已知空气密度为ρ，大风的风速大小恒为v，方向垂直于正常直立的信息亭的竖直表面，大风中运动的空气与信息亭表面作用后速度变为零．求信息亭正常直立时，大风给它的对时间的平均作用力为多大．
（2）风力发电是利用风能的一种方式，风力发电机可以将风能（气流的动能）转化为电能，其主要部件如图乙所示．已知某风力发电机风轮机旋转叶片正面迎风时的有效受风面积为S，运动的空气与受风面作用后速度变为零，风力发电机将风能转化为电能的效率和空气密度均保持不变．当风速为v且风向与风力发电机受风面垂直时，风力发电机输出的电功率为P．求在同样的风向条件下，风速为
v2
时这台风力发电机输出的电功率．
利用风能发电时由于风速、风向不稳定，会造成风力发电输出的电压和功率不稳定．请你提出一条合理性建议，解决这一问题．

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