如图*所示,是*苏如东风力发电场的外景,该场是*目前建设规模最大的风电基地,小明在参观了发电场后,对风力发电...
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如图*所示,是*苏如东风力发电场的外景,该场是*目前建设规模最大的风电基地,小明在参观了发电场后,对风力发电机产生了浓厚的兴趣。风力发电机发电时的输出功率和哪些因素有关呢?对这一问题,他做了如下猜想:
① 风力发电机的输出功率可能与风速有关
② 风力发电机的输出功率可能与叶片的倾角有关
为了探究风力发电机的输出功率是否与风速有关,小明设计了如下实验步骤:
① 如图乙,将风叶安装在风车底座上,把线的一端固定在风车转轴上,另一端系上钩码。
② 在风车正前方1m处放置电风扇,将电风扇的风速调到1挡位,用秒表记录提升钩码到A点所需的时间。
③ 将电风扇换到2、3挡位,重复以上实验,并将数据记录在表格中。
(注:电风扇挡位越高,风速越大)
表一:
电风扇挡位 | 钩码的质量(g) | 提升钩码到A点的时间(s) |
1 | 50 | 15 |
2 | 50 | 13 |
3 | 50 | 10 |
(1)这个实验是通过测量 来比较风车输出功率的大小。
(2)通过实验可以得到的结论是: 。
为了进一步研究风力发电机,他又从电厂查到一台1500kW的发电机组的相关数据:
表二:不同风速下风力发电机每秒获得的风能
风速v(m/s) | 5 | 10 | 15 | 20 |
1s获得的能量E(104J) | 15 | 120 | 405 | 350 |
表三:发电机输出电功率与风速的关系
风速(m/s) | 5 | 10 | 15 | 20 |
输出电功率(kW) | 4 | 360 | 1500 | 1100 |
(3)对表二进行分析,你发现风速在5m/s~15m/s的范围内,风力发电机每秒获得的风能(E)与风速(v)的数学定量关系式是:E= 。
(4)根据表三,风速为10m/s时,这台发电机1h的发电量可供100只“220V 100W”的路灯工作 h。
(5)风速为10m/s时,这台发电机的发电效率是多大?
【回答】
(1) 提升钩码到A点的时间
(2)风力发电机的输出功率与风速有关,风速越大,风力发电机输出功率越大
(3)E=1200v3
(4)36h
(5)η=P电/P风能=360000W/1200000W=30%
或η=W电/W风=360000W×1S/1200000J=30%(过程合理即可)
知识点:九年级下
题型:计算题
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