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  • 更新 2022-09-03
  • 科目 物理
  • 题型 综合题
  • 难度 中等
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如图甲所示,是江苏如东风力发电场的外景,该场是亚洲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?

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如图甲所示,是江苏如东风力发电场的外景,该场是亚洲目前建设规