Question

1．如圖甲的風力發(fā)電機組主要由風機葉片和發(fā)電機組成．
（1）風機葉片形狀像飛機的機翼（如圖乙所示），當葉片被風吹動時，由于葉片兩面空氣流速不同，產(chǎn)生的壓強差使圖乙中的葉片受到向上（填“上”或“下”）的力使風葉旋轉．風葉產(chǎn)生的動力通過傳動系統(tǒng)傳遞給發(fā)電機，利用原理實現(xiàn)機械能轉化為電能．
（2）某風力發(fā)電機的輸出功率與風速的關系如圖丙所示，由圖象得到的下列信息，正確的有BD．
A．只要有風，機組就能產(chǎn)生電能          B．風速過大，機組不會產(chǎn)生電能
C．風速越大，機組發(fā)電的功率一定越大    D．風速在一定范圍內(nèi)，機組產(chǎn)生的電功率可能不變
（3）下表給出了在不同風速下某風機獲得的能量：

平均風速v（m/s）	5	10	15	20
1s內(nèi)獲得的能量E（×104J）	1	8	27	64

①對表格進行分析，你發(fā)現(xiàn)該風機1s內(nèi)獲得的能量與風速的定量關系是：風機獲得的能量與風速的三次方成正比（用文字描述）；
②當風速為5m/s時，這臺風機獲得的能量有20%轉化為電能，則1s內(nèi)所產(chǎn)生的電能可供1只“220V 100W”電燈正常工作多長時間？

Answer 1

分析 （1）葉片上面弧形，下面平面，風經(jīng)過葉片時，分析葉片上下空氣流速，根據(jù)流速越大壓強越小，分析壓強大小，分析受力情況．
（2）由圖象丙進行分析，風速比較小時和風速比較大時，不會產(chǎn)生風能，在一定范圍內(nèi)電功率隨風速增大而增大，在一定范圍內(nèi)，風速增大，電功率不變．
（3）由表格數(shù)據(jù)分析，風能隨風速的增大而增大，并且有定量關系，把定量關系確定下來；
知道燈泡的額定功率和工作時間，求出有用功，知道總功，根據(jù)機械效率公式求出機械效率．

解答 解：（1）由乙圖知，葉片的上面是突出的弧形，下面是平面，空氣流過時，上面空氣流速大于下面空氣流速，上面壓強小于下面壓強，葉片受到向上的力．
（2）由丙圖知，
A．在風很小和很大時，即風速小于V₁，大于V₃時，不能產(chǎn)生電能．選項錯誤，不符合題意．
B．風速過大，大于V₃時，機組不會產(chǎn)生電能．選項正確，符合題意．
C．在一定范圍內(nèi)，即在V₁和V₂之間時，風速越大，機組產(chǎn)生的電功率越大；在一定范圍內(nèi)，V₂和V₃之間時，機組產(chǎn)生的電功率不變；選項錯誤，不符合題意．
D．風速在一定范圍內(nèi)，即V₂和V₃之間時，機組產(chǎn)生的電功率可能不變．選項正確，符合題意．
（3）①由表格數(shù)據(jù)知，風速增大為原來的2倍，風能增大為原來的2³倍，風速增大為原來的3倍，風能增大為原來的3³倍…，所以風機獲得的能量與風速的三次方成正比；
②據(jù)表格可知，若風速是5m/s時，所獲得的能量是W_總=10000J，
這臺風機獲得的能量有20%轉化為電能，所以此時所獲得的電能是：W_電能=W_總×20%=2000J；
由P=$\frac{W}{t}$可得，t=$\frac{{W}_{電能}}{P}$=$\frac{2000J}{100W}$=20s；
故答案為：（1）上；（2）BD；（3）①風機獲得的能量與風速的三次方成正比；②則1s內(nèi)所產(chǎn)生的電能可供1只“220V 100W”電燈正常工作20s．

點評 本題考查了可再生能源、機械效率、流體壓強和流速關系，其它內(nèi)容都是從給定的材料中分析問題，考查學生對新事物的分析、判斷能力，最近幾年中考中出現(xiàn)的頻率較高，并且有一定的難度．