Question

12．如圖1是我國某地區(qū)風力發(fā)電的外景，風力發(fā)電機組主要風機葉片和發(fā)動機組成．

（1）風力發(fā)電利用的是風能，風能是清潔的、可再生（可再生/不可再生）能源．
（2）風機葉片形狀像飛機的機翼，若葉片位置和風向如圖2所示，由于葉片兩面空氣流速不同產(chǎn)生壓強差，而受到向上（上/下）的力使風葉旋轉(zhuǎn)．
（3）風葉產(chǎn)生的動力通過傳動系統(tǒng)傳遞給發(fā)電機，利用電磁感應(yīng)原理．實現(xiàn)機械能轉(zhuǎn)化為電能．
（4）下表給出了在不同風速下某風機獲得的能量：

平均風速（m/s）	5	10	15	20
1s內(nèi)獲得的能量/（×104J）	1	8	27	64

①對表格進行分析，你發(fā)現(xiàn)該風機1s內(nèi)獲得的能量與風速的定量關(guān)系是該風機1s內(nèi)獲得的能量與風速的三次方成正比（用文字敘述）；
②當風速為5m/s時，這臺風機工作1s所產(chǎn)生的電能可供1只“220V 100W”電燈正常工作10s，求風機發(fā)電的效率是10%．

Answer 1

分析 （1）風能是取之不盡用之不竭的能源，所以風能是可再生資源；
（2）①風機葉片材料質(zhì)量輕減小阻力易于轉(zhuǎn)動，強度高防止變形，耐磨損增加使用壽命，密度小可以減小質(zhì)量，硬度大增加使用壽命；
②葉片上面弧形，下面平面，風經(jīng)過葉片時，分析葉片上下空氣流速，根據(jù)流速越大壓強越小，分析壓強大小，分析受力情況；
（3）風力發(fā)電是把機械能轉(zhuǎn)化為電能，應(yīng)用電磁感應(yīng)原理．
（4））①由表格數(shù)據(jù)分析，風能隨風速的增大而增大，并且有定量關(guān)系，把定量關(guān)系確定下來；
②知道燈泡的額定功率和工作時間，求出有用功，知道總功，根據(jù)機械效率公式求出機械效率．

解答 解：（1）風能由于空氣流動而產(chǎn)生，空氣不斷的流動，因此為可再生；
（2）觀察葉片形狀，上面曲面空氣流速大壓強小．因此受空氣壓力向上；
（3）機械能轉(zhuǎn)化為電能，產(chǎn)生電，為發(fā)電機能量轉(zhuǎn)化過程，也就是電磁感應(yīng)；
（4）①分析表格，風速是1：2：3：4的關(guān)系，而對應(yīng)的能量是1³：2³：3³：4³的關(guān)系，因此該風機1s內(nèi)獲得的能量與風速的三次方成正比．
1只“220V 100W”電燈正常工作10s消耗的電能為W=Pt=100W×10s=1000J，
根據(jù)圖表判斷風速為5m/s時1s內(nèi)獲得能量為10000J，
因此效率為η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{1000J}{10000J}$×100%=10%．
故答案為：（1）可再生；（2）上；（3）電磁感應(yīng)；（4）①該風機1s內(nèi)獲得的能量與風速的三次方成正比，②10．

點評 本題考查了可再生能源、機械效率、流體壓強和流速關(guān)系，其它內(nèi)容都是從給定的材料中分析問題，考查學(xué)生對新事物的分析、判斷能力，最近幾年中考中出現(xiàn)的頻率較高，并且有一定的難度．