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產生壓強差，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，由圖象可知，能使該風力發電機組產生電能的風速范圍是（用圖象中的字母表示）．
（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，請你通過計算求風機發電的效率是多少？

Answer 1

【答案】
（1）小；上
（2）電磁感應
（3）V1～V3
（4）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
【解析】解：（1）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；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．（2）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．（3）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；（4）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；②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%．
故答案為：（1）小；上；（2）電磁感應；（3）V1～V3；（4）①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；②10%．
（1）葉片上面弧形，下面平面，風經過葉片時，分析葉片上下空氣流速，根據流速越大壓強越小，分析壓強大小，分析受力情況．（2）風力發電是把機械能轉化為電能，應用電磁感應原理．（3）由圖象可知，使該風力發電機組產生電能的風速范圍．（4）①由表格數據分析，風能隨風速的增大而增大，并且有定量關系，把定量關系確定下來；
②知道燈泡的額定功率和工作時間，求出有用功，知道總功，根據機械效率公式求出機械效率．