如圖甲所示,是江蘇如東風力發(fā)電場的外景,該場是亞洲目前建設(shè)規(guī)模最大的風電基地.小明在參觀了發(fā)電場后,對風力發(fā)電機產(chǎn)生了濃厚的興趣.
風力發(fā)電機發(fā)電時的輸出功率和哪些因素有關(guān)呢?對這一問題,他做了如下猜想:
①風力發(fā)電機的輸出功率可能與風速有關(guān).
②風力發(fā)電機的輸出功率可能與葉片的傾角有關(guān).
(1)請你也提出一個猜想:
③風力發(fā)電機的輸出功率可能與
風葉的材料(或表面積)
風葉的材料(或表面積)
有關(guān).
為了探究風力發(fā)電機的輸出功率是否與風速有關(guān),小明設(shè)計了如下實驗步驟:①如圖乙,將風葉安裝在風車底座上,把線的一端固定在風車轉(zhuǎn)軸上,另一端系上鉤碼.②在風車正前方1米處放置電風扇,將電風扇的風速調(diào)到1擋位,用秒表記錄提升鉤碼到A點所需的時間.③將電風扇換到2、3擋位,重復以上實驗,并將數(shù)據(jù)記錄在表格中.(注:電風扇擋位越高,風速越大)
表一:
電風扇擋位 |
鉤碼的質(zhì)量(克) |
提升鉤碼到A點的時間(秒) |
1 |
50 |
15 |
2 |
50 |
13 |
3 |
50 |
10 |
請你回答:
(2)這個實驗是通過測量
提升鉤碼到A點的時間
提升鉤碼到A點的時間
來比較風車輸出功率的大。
(3)通過實驗可以得到的結(jié)論是:
風速越大,風車的輸出功率越大
風速越大,風車的輸出功率越大
.
為了進一步研究風力發(fā)電機,他又從電廠查到一臺1500kW的發(fā)電機組的相關(guān)數(shù)據(jù):
表二:輸出功率與風速的關(guān)系
風速(m/s) |
5 |
10 |
15 |
20 |
輸出功率(kW) |
80 |
720 |
1500 |
1100 |
表三:不同風速下風力發(fā)電機每秒獲得的風能:
風速(m/s) |
5 |
10 |
15 |
20 |
1s獲得的能量(104J) |
15 |
120 |
405 |
350 |
(4)風能是清潔能源,也是
可再生
可再生
(選填“可再生”或“不可再生”)能源.風力發(fā)電機的工作原理是
電磁感應
電磁感應
.
(5)對表格進行分析,你發(fā)現(xiàn)風速在5m/s~15m/s的范圍內(nèi),風力發(fā)電機每秒獲得的風能與風速的關(guān)系是
風車獲得的能量與風速成正比關(guān)系
風車獲得的能量與風速成正比關(guān)系
.
(6)風速為10m/s時,這臺發(fā)電機1h發(fā)的電可供教室里10盞標有“220V 40W”的燈同時工作
1800
1800
h.這些能量相當于
86.4
86.4
kg煤完全燃燒放的熱.(煤的熱值是3×10
7J/kg)
(7)風速為10m/s時,這臺發(fā)電機的發(fā)電效率為
60%
60%
.
(8)當風速超過20m/s時,為了防止每秒獲得的風能過大,導致風葉損壞,你認為可采取的措施是:
適當減小葉片的受力面積(或者葉片采用柔性材料)
適當減小葉片的受力面積(或者葉片采用柔性材料)
.