摘要: 如图3所示.通电导线在磁场中受到力的作用.试根据磁场的受力方向.判断导体中的通电方向. 图3
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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
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:
请你回答:
(2)这个实验是通过测量
(3)通过实验可以得到的结论是:
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
表三:不同风速下风力发电机每秒获得的风能:
(4)风能是清洁能源,也是
(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
(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
(7)风速为10m/s时,这台发电机的发电效率为
(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:
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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 |
(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 |
| 风速(m/s) | 5 | 10 | 15 | 20 |
| 1s获得的能量(104J) | 15 | 120 | 405 | 350 |
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)
.在探究“通电导体在磁场中受力的方向与哪些因素有关”时,张曰辉和他的同学合作进行了如下三组实验,如图所示.其中ab是通电导体的一部分,导线上的箭头表示电流方向,F表示导体的受力方向,N、S表示磁体的两极.
(1)通过实验甲和乙,说明通电导体在磁场中受力的方向与________的方向有关;
(2)通过实验甲和丙,说明通电导体在磁场中受力的方向与________的方向有关;
(3)这种研究问题的方法叫________法.
(1)如图所示,通电导线放在磁场中,当电流方向垂直于纸面向外时,则导线受力向右运动.
①如果磁场方向不变,改变电流方向使其与原来相反,则导线的运动方向如何?
②如果电流方向不变,改变磁场方向使其与原来相反,则导线的运动方向如何?
(2)如果通电导线的电流方向和磁感线方向同时变为与原来的方向相反,那么通电导线的运动方向又会怎样呢?
(3)你知道左手定则吗?它的用途是什么?
(1)把导线放在磁场里,接通电源,让电流通过导线ab,会发现导线ab
运动起来
运动起来
;(2)把电源的正负极对调后接入电路,使通过导线的电流方向与原来相反,这时导线ab
与刚才的运动方向相反
与刚才的运动方向相反
;(3)保持电源的正负极不变,对调磁体的磁极,使磁场的方向与原来相反,这时导线ab
将沿与1中方向相反的方向运动
将沿与1中方向相反的方向运动
.由此可以得出通电导线在磁场中要受到力的作用,而且受力的方向跟磁场方向
磁场方向
的方向和电流方向
电流方向
的方向都有关系.猜想一:可能是通电后导线产生的热量使空气对流引起.
猜想二:可能是通电后导线周围产生了磁场引起.
(1)小柯看到小磁针偏转,认为它一定受到力的作用,他判断的理由是
力是改变物体运动状态的原因
.(2)为了验证猜想一,下到方案可行的是
②③
(可能不止一个正确选项)①将整个装置放在玻璃箱中进行实验;
②将小磁针罩在烧杯中,导线置于烧杯上方并平行于小磁针进行实验;
③改变导线中的电流方向.
(3)如果实验中小磁针偏转不明显,请提供一条改进的建议
增大导线中的电流(或增加干电池的节数、用多根直导线等)
.