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精英家教網如圖所示，風力發(fā)電可以為我們提供清潔能源．有一臺風力發(fā)電機風輪機葉片長度為4m，當葉片轉動的周期為4s時，葉片尖端線速度的大小為
 
m/s；以一個葉片旋轉一周所掃過的面積為風力發(fā)電機接受風能的面積，已知空氣的密度為1.3kg/m3，風速大小為10m/s，則1s內風輪機接受的最大風能約為
 
J．
分析：根據v=
2πr
T
即可求解葉片尖端線速度的大小，t時間內，在長度為vt、垂直流向葉片旋轉面積截面積為πr2的范圍內的空氣都能通過風輪機，由m=ρV求出空氣質量．根據能量守恒定律求最大風能．
解答：解：根據v=
2πr
T
得：
v=
2π×4
4
=2πm/s
在時間t內通過風輪機的最大空氣質量為m=ρvtπr2．
時間t內風輪機可以接受到的最大風能為E=
1
2
mv2=
1
2
ρv3tπr2=3.3×104J
故答案為：2π；3.3×104
點評：本題考查能量守恒定律的應用能力，關鍵要建立模型，理清思路，比較簡單．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

隨著世界石油價格的不斷攀升，能源危急已成事實，要實現可持續(xù)發(fā)展，必須開發(fā)和利用新能源．風能是一種可再生的清潔能源．風力發(fā)電機是將風能（氣流的動能）轉化為電能的裝置，其結構如圖所示．其主要部件包括風輪機、齒輪箱、發(fā)電機等．假如當地的平均風速為v=5m/s，風輪機葉片的半徑R=10m，若空氣的密度ρ=1.2kg/m3，側每秒鐘吹向風輪機轉動葉片掃過面積范圍內的氣流所具有的動能是
23550
23550
J；若風力發(fā)電機將轉動圓面內15%的氣流動能轉變?yōu)殡娔�，該風力發(fā)電機發(fā)電的電功率是
3.53
3.53
kw．

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科目：高中物理 來源： 題型：

我省目前正在大力開發(fā)的風力發(fā)電是一種將風的動能轉化為電能的環(huán)保發(fā)電方式．風力發(fā)電機的外觀如圖所示，其主要部件包括風輪機、齒輪箱、發(fā)電機等．
（1）風輪機葉片旋轉所掃過的面積可視為風力發(fā)電機可接收風能的面積．設風速大小為v，方向垂直于葉片掃過的平面，風輪機葉片長度為r，空氣密度為ρ，求單位時間內風力發(fā)電機可接收的風能P0；
（2）若風力發(fā)電機將可接收的風能轉化為電能的效率η=20%，當地的空氣密度ρ=1.3kg/m3，風速v=10m/s．要設計一臺功率P=20kW的風力發(fā)電機，風輪機的葉片長度r應為多少？
（3）在風速和葉片數確定的情況下，要提高風輪機單位時間接收的風能，可采取哪些措施？請?zhí)岢鲆粭l建議．

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科目：高中物理 來源： 題型：

2010年2月22日，上海東海大橋風力發(fā)電示范工程第 32、33標號的風機在拖輪拖帶下由海事局巡邏艇護航，歷時t=6h在海上“行走”約 s=54km，安全抵達海上風電場施工吊裝現場，如圖所示．風電是利用風能使風機的葉片轉動，帶動發(fā)電裝置發(fā)電的．該風電場共有 34臺發(fā)電風機，總裝機容量（總發(fā)電功率）為 P=1.02×105kW，每臺風機每年正常工作的時間約為 T=×103 h．試估算以下問題：
（1）假設風機被拖輪勻速拖動，拖輪的輸出功率為 P出=4×104W，則第32、33標號的風機被拖運時受到的阻力為多大？
（2）假設風能轉換為電能的效率為 η=0.5，則每臺風機每年利用的自然界風能為多少？
（3）風力發(fā)電可有效推進低碳排放，假設一臺風機利用風力每發(fā) 1度電，相當于節(jié)約用煤 m=0.3kg，則一臺風機正常工作時每年可節(jié)約多少煤？

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網今年2月22日，上海東海大橋風力發(fā)電示范工程第32、33標號的風機在拖輪拖帶下由海事局巡邏艇護航，歷時6h近60km的海上“行走”，安全抵達海上風電場施工吊裝現場，如圖所示．風電是利用風能使風機的葉片轉動，帶動發(fā)電裝置發(fā)電的．風電場共有34臺發(fā)電風機，總裝機容量（總發(fā)電功率）為10.2×104kw．試解答以下問題：
（1）假設風機被拖輪勻速拖動，拖輪的輸出功率為4×104w，則 風機組被拖運時受到的阻力約多大？
（2）如果風能轉換為電能的效率為0.5，按年發(fā)電估算風能利用的時間為2000h，則每臺風機每年利用的自然界風能為多少？
（3）風力發(fā)電有效推進低碳排放，按年發(fā)電耗煤估算，每臺風機每年可節(jié)約標準煤1.8×103噸，問發(fā)電煤耗（煤質量/千瓦時）為多大？

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科目：高中物理 來源：2011-2012學年浙江省名校新高考研究聯盟第一次聯考物理試卷 題型：計算題

（7分）風力發(fā)電是目前可再生能源中技術比較成熟，具有規(guī)模化開發(fā)條件和商業(yè)發(fā)展前景的發(fā)電技術。小型獨立風力發(fā)電系統(tǒng)一般不并網發(fā)電，只能獨立使用，單臺裝機容量通常不超過10KW。它的構成為：風力發(fā)電機+充電器+數字逆變器。風力發(fā)電機由機頭、轉體、尾翼、葉片組成。葉片用來接受風力并通過機頭轉為電能；尾翼使葉片始終對著來風的方向從而獲得最大的風能；轉體能使機頭靈活地轉動以實現尾翼調整方向的功能；機頭的轉子是永磁體，定子是繞組切割磁感線產生電能。因風量不穩(wěn)定，故小型風力發(fā)電機輸出的是13－25V變化的交流電，須經充電器整流再對蓄電池充電，使風力發(fā)電機的產生的電能變能化學能。最后經逆變處理后供給用戶使用。某學習小組對一小型風力發(fā)電機進行測定風速實驗：將一銅棒與風力發(fā)電系統(tǒng)的輸出端構成回路（注：風力發(fā)電機與銅棒直接相連，連接導線末畫出）如圖所示。銅棒ab長為0.5m，質量0.2Kg，兩端用輕銅線相連。整個裝置處在豎直向上的勻強磁場中，磁感應強度B=2T. 當有風速4m/s吹向風葉，銅棒與豎直方向成37°角且偏向紙內的位置時，銅棒處于受力平衡狀態(tài)。

（1）此時銅棒中通過的電流大小與方向。

（2）如風力發(fā)電機能把風能的30%轉化為發(fā)電機的機械能，發(fā)電系統(tǒng)的效率為50%（其他能量損失一概不計），已知此小型風力發(fā)電系統(tǒng)輸出電壓恒定為24V，問當銅棒與豎直方向成53°角平衡時風速為多少m/s?（g取10m/s2，ρ空氣=1.29Kg/m3,sin370=0.6,cos370=0.8 ）

 

 

 

 

 

 

 

 

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