1.閱讀短文,回答問(wèn)題:
風(fēng)力發(fā)電
風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要由風(fēng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)等組成.風(fēng)機(jī)葉片在風(fēng)力的推動(dòng)作用下轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電.風(fēng)機(jī)葉片具有密度小,強(qiáng)度高,耐磨損等性能,葉片表面要光滑以減小風(fēng)阻,防被風(fēng)“撕裂”.
當(dāng)風(fēng)速與葉片的旋轉(zhuǎn)面垂直時(shí),葉片旋轉(zhuǎn)過(guò)程中所掃過(guò)的面積叫做旋轉(zhuǎn)面積.工作過(guò)程中,一般保持風(fēng)速與葉片的旋轉(zhuǎn)面垂直;如果風(fēng)速較大,控制系統(tǒng)通過(guò)調(diào)整風(fēng)機(jī)迎風(fēng)方向減小旋轉(zhuǎn)面積.如果風(fēng)速過(guò)大,控制系統(tǒng)通過(guò)調(diào)整,停止發(fā)電.有關(guān)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的部分?jǐn)?shù)據(jù)如表
風(fēng)力發(fā)電機(jī)組
額定功率/kW切入風(fēng)速/m•s-1額定風(fēng)速/m•s-1最大風(fēng)能利用系數(shù)
10003.510不小于0.72
風(fēng)能密度指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的風(fēng)能.如表給出了當(dāng)?shù)乜諝饷芏葹?.2kg/m3時(shí)的風(fēng)能密度與風(fēng)速的關(guān)系.
風(fēng)速/m•s-1123456
風(fēng)能密度/J•(m2•s)-10.64.816.238.475129.6
(1)在能源的分類中,風(fēng)能屬于可再生(選填“可再生”或“不可再生”)能源;發(fā)電機(jī)工作原理是電磁感應(yīng).
(2)下列說(shuō)法中正確的是D
A.葉片的表面應(yīng)該粗糙些,增大風(fēng)壓
B.發(fā)電時(shí)一定保持風(fēng)速與葉片的旋轉(zhuǎn)面垂直
C.葉片應(yīng)選擇密度小、硬度小的材料制作
D.最大風(fēng)能利用系數(shù)可以大于0.72
(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù),畫出風(fēng)能密度與風(fēng)速的圖象.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在切入風(fēng)速時(shí)開始并網(wǎng)發(fā)電,這時(shí)的風(fēng)能密度為25(24-29均可)J/(m2•s).
(4)已知風(fēng)力發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)面積約為5000m2,當(dāng)風(fēng)速為5m/s時(shí),1min流過(guò)葉片旋轉(zhuǎn)面的空氣質(zhì)量為1.8×106kg,這時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率為額定功率的十分之一.若傳動(dòng)裝置和齒輪箱的能量損失不計(jì),其中發(fā)電機(jī)的效率為80%,這時(shí)風(fēng)機(jī)的效率為33.3%.

分析 (1)風(fēng)能是取之不盡用之不竭的能源,所以風(fēng)能是可再生資源;發(fā)電機(jī)工作原理是電磁感應(yīng);
(2)閱讀題干,根據(jù)題意回答;
(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù),根據(jù)描點(diǎn)法作圖,根據(jù)圖象,找到當(dāng)切入風(fēng)速為3.5m/s時(shí)對(duì)應(yīng)的風(fēng)能密度約為多少;
(4)根據(jù)V=LS=vtS求1分鐘流過(guò)葉片旋轉(zhuǎn)面的空氣體積,根據(jù)m=ρV求質(zhì)量;
根據(jù)發(fā)電機(jī)的效率為η1=$\frac{Pt}{W}$變形公式求出1min發(fā)電機(jī)獲得的能量,
當(dāng)風(fēng)速為5m/s時(shí),風(fēng)能密度為75J/m2•s,根據(jù)風(fēng)能密度的定義求出發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)面積約為5000m2在1min的時(shí)間產(chǎn)生的風(fēng)能;
根據(jù)η2=$\frac{W}{{W}_{總}(cāng)}$×100%求風(fēng)機(jī)的效率.

解答 解:(1)風(fēng)能可以在自然界里源源不斷的得到補(bǔ)充,所以它屬于可再生能源;
(2)A、風(fēng)機(jī)葉片具有密度小,強(qiáng)度高,耐磨損等性能,葉片表面要光滑以減小風(fēng)阻,防被風(fēng)“撕裂”,故AC選項(xiàng)錯(cuò)誤;
B、工作過(guò)程中,一般保持風(fēng)速與葉片的旋轉(zhuǎn)面垂直;如果風(fēng)速較大,控制系統(tǒng)通過(guò)調(diào)整風(fēng)機(jī)迎風(fēng)方向減小旋轉(zhuǎn)面積.如果風(fēng)速過(guò)大,控制系統(tǒng)通過(guò)調(diào)整,發(fā)電時(shí)一定保持風(fēng)速與葉片的旋轉(zhuǎn)面垂直錯(cuò)誤;即B選項(xiàng)錯(cuò)誤;
D、由表中數(shù)據(jù)可知,最大風(fēng)能利用系數(shù)不小于0.72,即最大風(fēng)能利用系數(shù)可以大于0.72,故D選項(xiàng)正確;
(3)由表中數(shù)據(jù),根據(jù)風(fēng)能密度與風(fēng)速的關(guān)系確定各點(diǎn),將各點(diǎn)用平滑的曲線連接起來(lái),如下所示:

由表中數(shù)據(jù)可知,切入風(fēng)速為3.5m/s時(shí)開始并網(wǎng)發(fā)電,根據(jù)所畫出的風(fēng)能密度與風(fēng)速的關(guān)系,切入風(fēng)速為3.5m/s時(shí)對(duì)應(yīng)的風(fēng)能密度約為25J/(m2•s)(24-29之間均可)開始并網(wǎng)發(fā)電;
(4)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)面積約為5000m2,當(dāng)風(fēng)速為5m/s時(shí),1min流過(guò)葉片旋轉(zhuǎn)面的空氣體積:
V=LS=vtS=5m/s×60s×5000m2=1.5×106m3,
質(zhì)量為:
m=ρV=1.2kg/m3×1.5×106m3=1.8×106kg.
因風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率為額定功率的十分之一,即P=$\frac{1}{10}$×103×103W=105W.
若傳動(dòng)裝置和齒輪箱的能量損失不計(jì),其中發(fā)電機(jī)的效率為:
η1=$\frac{Pt}{W}$=80%,
則1min輸入風(fēng)力發(fā)電機(jī)的能量:
W=$\frac{Pt}{{η}_{1}}$=$\frac{1{0}^{5}W×60s}{0.8}$=7.5×106J,
當(dāng)風(fēng)速為5m/s時(shí),風(fēng)能密度為75J/m2•s,發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)面積約為5000m2,在1min=60s的時(shí)間產(chǎn)生的風(fēng)能:
W=75J/m2•s×5000m2×60s=2.25×107J,
風(fēng)機(jī)的效率為:
η2=$\frac{W}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{7.5×1{0}^{6}J}{2.25×1{0}^{7}J}$×100%≈33.3%.
故答案為:(1)可再生能源; 電磁感應(yīng);
(2)D;
(3)見上圖;25(24到29之間都可;
(4)1.8×106 ;33.3%.

點(diǎn)評(píng) 本題題干較長(zhǎng),以文字和表格呈現(xiàn)信息,考查學(xué)生的閱讀理解能力和獲取信息和運(yùn)用信息解決問(wèn)題的能力、能源的分類、發(fā)電機(jī)的原理、能量利用效率、密度的知識(shí)及作圖能力,綜合性較強(qiáng).

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B.鈴聲中有古箏在演奏,是根據(jù)“音色”辨別的
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