問題詳情:
如圖*所示,是*蘇如東風力發電場的外景,該場是*目前建設規模最大的風電基地,小明在參觀了發電場後,對風力發電機產生了濃厚的興趣。風力發電機發電時的輸出功率和哪些因素有關呢?對這一問題,他做了如下猜想:
① 風力發電機的輸出功率可能與風速有關
② 風力發電機的輸出功率可能與葉片的傾角有關
爲了探究風力發電機的輸出功率是否與風速有關,小明設計瞭如下實驗步驟:
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軸上,另一端繫上鉤碼。
② 在風車正前方1m處放置電風扇,將電風扇的風速調到1擋位,用秒錶記錄提升鉤碼到A點所需的時間。
③ 將電風扇換到2、3擋位,重複以上實驗,並將數據記錄在表格中。
(注:電風扇擋位越高,風速越大)
表一:
電風扇擋位 | 鉤碼的質量(g) | 提升鉤碼到A點的時間(s) |
1 | 50 | 15 |
2 | 50 | 13 |
3 | 50 | 10 |
(1)這個實驗是透過測量 來比較風車輸出功率的大小。
(2)透過實驗可以得到的結論是: 。
爲了進一步研究風力發電機,他又從電廠查到一臺1500kW的發電機組的相關數據:
表二:不同風速下風力發電機每秒獲得的風能
風速v(m/s) | 5 | 10 | 15 | 20 |
1s獲得的能量E(104J) | 15 | 120 | 405 | 350 |
表三:發電機輸出電功率與風速的關係
風速(m/s) | 5 | 10 | 15 | 20 |
輸出電功率(kW) | 4 | 360 | 1500 | 1100 |
(3)對錶二進行分析,你發現風速在5m/s~15m/s的範圍內,風力發電機每秒獲得的風能(E)與風速(v)的數學定量關係式是:E= 。
(4)根據表三,風速爲10m/s時,這臺發電機1h的發電量可供100只“220V 100W”的路燈工作 h。
(5)風速爲10m/s時,這臺發電機的發電效率是多大?
【回答】
(1) 提升鉤碼到A點的時間
(2)風力發電機的輸出功率與風速有關,風速越大,風力發電機輸出功率越大
(3)E=1200v3
(4)36h
(5)η=P電/P風能=360000W/1200000W=30%
或η=W電/W風=360000W×1S/1200000J=30%(過程合理即可)
知識點:九年級下
題型:計算題