Question

9．如图甲是大丰港区风力发电的外景，风力发电机组主要由风机叶片和发动机组成．
（1）风力发电利用的是风能，风能是清洁的、可再生（可再生/不可再生）能源．
（2）风机叶片具有质量轻、强度高、耐磨损等性能，通常用密度小，硬度小（大/小）的复合材料制成；叶片形状像飞机的机翼，若叶片位置和风向如图乙所示，由于叶片两面空气流速不同产生压强差，而受到向上（上/下）的力使风叶旋转．
（3）风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机，利用电磁感应原理．实现机械能转化为电能．
（4）某风力发电机的输出功率与风速的关系如图丙所示，由图象得到的下列信息，正确的有哪些C（答案不唯一）
A．只要有风，机组就能产生电能     B．风速过大，机组不会产生电能
C．风速越大，机组产生的电功率一定越大     D．风速在一定范围内，机组产生的电功率可能不变
（5）下表给出了在不同风速下某风机获得的能量：

平均风速（m/s）	5	10	15	20
1s内获得的能量（×104J）	1	8	27	64

①对表格进行分析，你发现该风机1s内获得的能量与风速的定量关系是风机获得的能量与风速的三次方成正比（用文字叙述）；
②当风速为5m/s时，这台风机工作1s所产生的电能可供1只“220V 100W”电灯正常工作10s，求风机发电的效率．

Answer 1

分析 （1）风能是取之不尽用之不竭的能源，所以风能是可再生资源；
（2）①风机叶片材料质量轻减小阻力易于转动，强度高防止变形，耐磨损增加使用寿命，密度小可以减小质量，硬度大增加使用寿命；
②叶片上面弧形，下面平面，风经过叶片时，分析叶片上下空气流速，根据流速越大压强越小，分析压强大小，分析受力情况；
（3）利用发电机的制作原理是电磁感应现象，即发电过程是将机械能转化为电能的过程；
（4）由图象丙进行分析，风速比较小时和风速比较大时，不会产生风能，在一定范围内电功率随风速增大而增大，在一定范围内，风速增大，电功率不变；
（5）①由表格数据分析，风能随风速的增大而增大，并且有定量关系，把定量关系确定下来；
②知道灯泡的额定功率和工作时间，求出有用功，知道总功，根据机械效率公式求出机械效率．

解答 解：（1）风能可以在自然界中源源不断的得到，风能是取之不尽用之不竭的能源，所以风能是可再生资源；
（2）①风机叶片材料质量轻、强度大、耐磨损、密度小、硬度大，可以减小阻力，延长使用寿命，便于安装等；
②由乙图知，叶片的上面是突出的弧形，下面是平面，空气流过时，上面空气流速大于下面空气流速，上面压强小于下面压强，叶片受到向上的力；
（3）发电机是通过运动产生电能，即是利用电磁感应现象的原理制成的，故是将机械能转化为电能的装置；
（4）由丙图知，
A、在风很小和很大时，不能产生电能，此选项不正确，不符合题意；
B、风速过大，机组不会产生电能，此选项不正确，不符合题意；
C、风速在一定范围内，机组产生的电功率可能不变，此选项正确，符合题意；
（5）①由表格数据知，风速增大为原来的2倍，风能增大为原来的2³倍，风速增大为原来的3倍，风能增大为原来的3³倍…，所以风机获得的能量与风速的三次方成正比；
②根据题意得W_总=10000J，
由P=$\frac{W}{t}$得W_有=Pt=150W×10s=1500J，
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{1500J}{10000J}$×100%=15%．
故答案为：（1）可再生；（2）小；上；（3）电磁感应；（4）C；（5）①风机获得的能量与风速的三次方成正比；②15%．

点评 本题考查了可再生能源、材料的特点、电磁感应现象的应用，考查学生对新事物的分析、判断能力．