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
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 |
请你回答:
(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 |
表三:不同风速下风力发电机每秒获得的风能:
风速(m/s) |
5 |
10 |
15 |
20 |
1s获得的能量(104J) |
15 |
120 |
405 |
350 |
(4)风能是清洁能源,也是
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3×10
7J/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)
.