Question

某兴趣小组的同学在探究“风力发电机发电时的输出功率与风速的关系”时，设计了如下实验步骤：①如图乙，将自制的小型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/g	提升钩码到A点的时间/s
1	50	15
2	50	13
3	50	10

请你回答：

(1)这个实验是通过测量提升钩码到A点的_____来比较风车输出功率的大小。这种方法是______(选填“控制变量法”或“转换法”)；

(2)通过实验可以得到的结论是：风速越大，风力发电机发电时的输出功率__________；

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v/(m/s)	5	10	15	20
输出功率P/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v(m/s)	5	10	15	20
1s获得的能量E(10^4J)	15	120	405	350

(3)风能是清洁能源，也是_____(选填“可再生”或“不可再生”)能源。发电机的工作原理是_____；

(4)风速10m/s时，这台发电机的发电效率为__________，有同学认为风速越大，发电机的发电效率越高，他的观点是_____(选填“正确”或“错误”)的。你认为的原因是______。

Answer

时间 转换法 越大 可再生 电磁感应现象 60% 错误 风速越大发电效率越低

【解析】

(1)[1]因提升高度要相同，通过提升时间，可知提升速度的大小，则由

可知输出功率的大小，故比较测量提升钩码到A点的时间来比较风车输出功率的大小。

[2]转换法可将不可测的量转换为可测的量进行测量，也可将不易测准的量转换为可测准的量，提高测量精度。此实验将风车输出功率的大小转化为通过测量提升钩码到A点的时间。

(2)[3]分析表一数据可见，在提升钩码质量相同的情况下，风速越大，提升钩码到A点的时间越短，风车的输出功率越大。

(3)[4]风能是一种很清洁的可再生能源，资源丰富，无污染。

[5]风力发电是将风能转化为电能，发电机是通过机械运动产生电能，即是利用电磁感应现象制成的，所以发电机的工作原理是电磁感应现象。

(4)[6]风速为10m/s时，1s内获得的能量为，风车工作1h获得的能量为

风车工作1h产生的电能为

风车发电的效率为

[7][8]风速为15m/s时，1s内获得的能量为；风车工作1s产生的电能为，风车发电的效率为

由此可知，风速越大，发电机的发电效率越低，所以他的观点是错误的。