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科目:高中物理 来源:2011-2012学年浙江省名校新高考研究联盟第一次联考物理试卷 题型:计算题
(7分)风力发电是目前可再生能源中技术比较成熟,具有规模化开发条件和商业发展前景的发电技术。小型独立风力发电系统一般不并网发电,只能独立使用,单台装机容量通常不超过10KW。它的构成为:风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。叶片用来接受风力并通过机头转为电能;尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能;转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能;机头的转子是永磁体,定子是绕组切割磁感线产生电能。因风量不稳定,故小型风力发电机输出的是13-25V变化的交流电,须经充电器整流再对蓄电池充电,使风力发电机的产生的电能变能化学能。最后经逆变处理后供给用户使用。某学习小组对一小型风力发电机进行测定风速实验:将一铜棒与风力发电系统的输出端构成回路(注:风力发电机与铜棒直接相连,连接导线末画出)如图所示。铜棒ab长为0.5m,质量0.2Kg,两端用轻铜线相连。整个装置处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=2T. 当有风速4m/s吹向风叶,铜棒与竖直方向成37°角且偏向纸内的位置时,铜棒处于受力平衡状态。
(1)此时铜棒中通过的电流大小与方向。
(2)如风力发电机能把风能的30%转化为发电机的机械能,发电系统的效率为50%(其他能量损失一概不计),已知此小型风力发电系统输出电压恒定为24V,问当铜棒与竖直方向成53°角平衡时风速为多少m/s?(g取10m/s2,ρ空气=1.29Kg/m3,sin370=0.6,cos370=0.8 )
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