如圖甲所示,是江蘇如東風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的外景,該場(chǎng)是亞洲目前建設(shè)規(guī)模最大的風(fēng)電基地.小明在參觀了發(fā)電場(chǎng)后,對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生了濃厚的興趣.
風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)的輸出功率和哪些因素有關(guān)呢?對(duì)這一問(wèn)題,他做了如下猜想:
①風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率可能與風(fēng)速有關(guān).
②風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率可能與葉片的傾角有關(guān).
(1)請(qǐng)你也提出一個(gè)猜想:
③風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率可能與
風(fēng)葉的材料(或表面積)
風(fēng)葉的材料(或表面積)
有關(guān).
為了探究風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率是否與風(fēng)速有關(guān),小明設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)步驟:①如圖乙,將風(fēng)葉安裝在風(fēng)車(chē)底座上,把線的一端固定在風(fēng)車(chē)轉(zhuǎn)軸上,另一端系上鉤碼.②在風(fēng)車(chē)正前方1米處放置電風(fēng)扇,將電風(fēng)扇的風(fēng)速調(diào)到1擋位,用秒表記錄提升鉤碼到A點(diǎn)所需的時(shí)間.③將電風(fēng)扇換到2、3擋位,重復(fù)以上實(shí)驗(yàn),并將數(shù)據(jù)記錄在表格中.(注:電風(fēng)扇擋位越高,風(fēng)速越大)
表一:
電風(fēng)扇擋位 |
鉤碼的質(zhì)量(克) |
提升鉤碼到A點(diǎn)的時(shí)間(秒) |
1 |
50 |
15 |
2 |
50 |
13 |
3 |
50 |
10 |
請(qǐng)你回答:
(2)這個(gè)實(shí)驗(yàn)是通過(guò)測(cè)量
提升鉤碼到A點(diǎn)的時(shí)間
提升鉤碼到A點(diǎn)的時(shí)間
來(lái)比較風(fēng)車(chē)輸出功率的大小.
(3)通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以得到的結(jié)論是:
風(fēng)速越大,風(fēng)車(chē)的輸出功率越大
風(fēng)速越大,風(fēng)車(chē)的輸出功率越大
.
為了進(jìn)一步研究風(fēng)力發(fā)電機(jī),他又從電廠查到一臺(tái)1500kW的發(fā)電機(jī)組的相關(guān)數(shù)據(jù):
表二:輸出功率與風(fēng)速的關(guān)系
風(fēng)速(m/s) |
5 |
10 |
15 |
20 |
輸出功率(kW) |
80 |
720 |
1500 |
1100 |
表三:不同風(fēng)速下風(fēng)力發(fā)電機(jī)每秒獲得的風(fēng)能:
風(fēng)速(m/s) |
5 |
10 |
15 |
20 |
1s獲得的能量(104J) |
15 |
120 |
405 |
350 |
(4)風(fēng)能是清潔能源,也是
可再生
可再生
(選填“可再生”或“不可再生”)能源.風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理是
電磁感應(yīng)
電磁感應(yīng)
.
(5)對(duì)表格進(jìn)行分析,你發(fā)現(xiàn)風(fēng)速在5m/s~15m/s的范圍內(nèi),風(fēng)力發(fā)電機(jī)每秒獲得的風(fēng)能與風(fēng)速的關(guān)系是
風(fēng)車(chē)獲得的能量與風(fēng)速成正比關(guān)系
風(fēng)車(chē)獲得的能量與風(fēng)速成正比關(guān)系
.
(6)風(fēng)速為10m/s時(shí),這臺(tái)發(fā)電機(jī)1h發(fā)的電可供教室里10盞標(biāo)有“220V 40W”的燈同時(shí)工作
1800
1800
h.這些能量相當(dāng)于
86.4
86.4
kg煤完全燃燒放的熱.(煤的熱值是3×10
7J/kg)
(7)風(fēng)速為10m/s時(shí),這臺(tái)發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率為
60%
60%
.
(8)當(dāng)風(fēng)速超過(guò)20m/s時(shí),為了防止每秒獲得的風(fēng)能過(guò)大,導(dǎo)致風(fēng)葉損壞,你認(rèn)為可采取的措施是:
適當(dāng)減小葉片的受力面積(或者葉片采用柔性材料)
適當(dāng)減小葉片的受力面積(或者葉片采用柔性材料)
.