Question

如图甲是我国某地区风力发电的外景,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______（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/下）的力使风叶旋转。

（2）风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机，利用_____原理。实现机械能转化为电能。
（3）某风力发电机的输出功率与风速的关系如图丙所示，由图像得到的下列信息，正确的有哪些_____

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

（4）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_____________________（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

（1）大；上；（2）电磁感应；（3）B、D；（4）①风机获得的电能与风速的三次方成正比；②10%

试题分析：（1）风机叶片要求强度高、耐磨损，所以要用硬度大的材料；叶片下方空气通过的路程短，速度小，压强大，上方空气通过的路程长，速度大，压强小，所以叶片受到向上的合力；
（2）发电机的原理是电磁感应；
（3）从丙图可知，风速小于v₁时，发电机的输出功率为0，不能产生电能，A错；风速大于v₃时，发电机的输出功率为0，也不能产生电能，B对C错；风速大于v₂小于v₃，输出功率P保持不变，D对；
（4）①分析表中数据可知：，，所以风机获得的电能与风速的三次方成正比；
②风速为5m/s时，1s内获得的能量为，灯泡正常工作10s需要的电能为：
，发电机的效率为