Question

如图甲是我省潮汕地区东奥岛风力发电的外景，风力发电机组主要由风机叶片和发动机组成

（1）风机的叶片具有质量轻、强度高、耐磨损等性能，通常用硬度大，密度     （选填“大”或“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     （选填“上”或“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，使机械能转化为电能．

（3）某风力发电机的输出功率与风速的关系如图丙所示，由图象可知，能使该风力发电机组产生电能的风速范围是     （用图象中的字母表示）．

（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（×10^4J）	1	8	27	64

①请你对表格的数据进行分析，你会发现该风机1s内获得的能量与风速的关系是     ；

②风速为5m/s时，这台风机工作1min所产生的电能可供1只“220V 100W”电灯正常工作10min，请你通过计算求风机发电的效率是多少？

Answer

（1）小；上；（2）电磁感应；（3）V1～V3；

（4）①风速越大，获得能量越多 或 风机获得的能量与风速的三次方成正比；②10%

【解析】试题分析：（1）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．

（2）风力发电是把机械能转化为电能，应用电磁感应原理．

（3）由图象可知，使该风力发电机组产生电能的风速范围．

（4）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．

【解析】
（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，硬度大的复合材料制成；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发电，把风的机械能转化为电能，这是电磁感应现象．

（3）由图象可知，风速为V1～V3时有输出功率，所以使该风力发电机组产生电能的风速范围是V1～V3；

（4）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P=可得，有用功：W有用=Pt=100W×10×60s=6×104J；

风速为5m/s时，由表格数据可得总功：W总=P′t′=1×104W×60s=6×105J；

风机发电的效率：η=×100%=×100%=10%．

故答案为：（1）小；上；（2）电磁感应；（3）V1～V3；

（4）①风速越大，获得能量越多 或 风机获得的能量与风速的三次方成正比；②10%．