Question

【題目】如圖甲是我省潮汕地區東奧島風力發電的外景，風力發電機組主要由風機葉片和發動機組成。

（1）風機的葉片具有質量輕、強度高、耐磨損等性能，通常用硬度大，密度______（選填“大”或“小”）的復合材料制成；葉片形狀像飛機的機翼，若葉片位置和風向如圖乙所示，由于葉片兩面空氣流速不同，上方的流速較，產生壓強差，從而受到向______（選填“上”或“下”）的力使風葉旋轉。

（2）風葉產生的動力通過傳動系統傳遞給發電機，利用___________原理，使機械能轉化為電能。

（3）某風力發電機的輸出功率與風速的關系如圖丙所示，由圖像可知，能使該風力發電機組產生電能的風速范圍是___________（用圖像中的字母表示）。

（4）下表給出了在不同風速下某風機獲得的能量：

平均風速（m/s）	5	10	15	20
1s內獲得的能量（×104J）	1	8	27	64

①請你對表格的數據進行分析，你會發現該風機1s內獲得的能量與風速的關系是_______；

②風速為5m/s時，這臺風機工作1min所產生的電能可供1只“220V 100W”電燈正常工作10min，風機發電的效率是為______。

Answer 1

【答案】小 上 電磁感應 V1～V3 風速越大，獲得能量越多 或 風機獲得的能量與風速的三次方成正比 10%

【解析】

第一空．風機葉片具有質量輕、強度高、耐磨損等性能，通常用密度小，硬度大的復合材料制成；

第二空．由乙圖知，葉片的上面是突出的弧形，下面是平面，空氣流過時，上面空氣流速大于下面空氣流速，上面壓強小于下面壓強，葉片受到向上的力使風葉旋轉．

第三空．風葉產生的動力通過傳動系統傳遞給發電機發電，把風的機械能轉化為電能，這是電磁感應現象．

第四空．由圖象可知，風速為V1～V3時有輸出功率，所以使該風力發電機組產生電能的風速范圍是V1～V3；

第五空．①由表格數據知，風速增大為原來的2倍，風能增大為原來的23倍；風速增大為原來的3倍，風能增大為原來的33倍…，所以風機獲得的能量與風速的三次方成正比；

第六空．根據P=可得，有用功：W有用=Pt=100W×10×60s=6×104J；

風速為5m/s時，由表格數據可得總功：W總=P′t′=1×104W×60s=6×105J；

風機發電的效率：η=×100%=×100%=10%．