風(fēng)能是“可再生能源”.我國風(fēng)力資源豐富，風(fēng)力發(fā)電是一種經(jīng)濟而又清潔的能源利用.我國甘肅省某地，四季的平均風(fēng)速為10 m/s，已知空氣的密度為1.3 kg/m3，該地新建的小型風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)車有三個長度均為12 m長的葉片，轉(zhuǎn)動時可形成半徑為12 m的一個圓面.

(1)若這個風(fēng)車能將通過此圓面內(nèi)的10%的氣流的動能轉(zhuǎn)化為電能，那么該風(fēng)車帶動發(fā)電機功率為多大？(保留兩位有效數(shù)字)

(2)為了減少風(fēng)車轉(zhuǎn)動的磨損，根據(jù)最新設(shè)計，在轉(zhuǎn)動軸與軸承的接觸部分鍍了一層納米陶瓷，一般的陶瓷每立方厘米含有1010個晶粒，而這種納米陶瓷每立方厘米含有1019個晶粒.若把每個晶粒看成球形，并假設(shè)這些晶粒是一個挨著一個緊密排列的，那么每個晶粒的直徑大約為多少納米？

解析：(1)每秒通過圓面的氣流構(gòu)成一個長為v、底面積為S=πR2的圓柱體，如圖所示，則這部分空氣的質(zhì)量m=ρπR2v，其動能為Ek=ρπR2v3，每秒轉(zhuǎn)化的電能即為發(fā)電機的功率P=，代入數(shù)據(jù)解得P=2.9×104 W.

(2)設(shè)這種納米陶瓷每個晶粒的直徑為d，則V=N·π()3=，即

   10-6=1019×3.14×

    解得d=6×10-9 m=6 nm.

答案：(1)2.9×104 W  (2)6 nm


練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：浙江省十二校新高考研究聯(lián)盟2012屆高三第一次聯(lián)考物理試題 題型：038

風(fēng)力發(fā)電是目前可再生能源中技術(shù)比較成熟，具有規(guī)�；_發(fā)條件和商業(yè)發(fā)展前景的發(fā)電技術(shù)．小型獨立風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)一般不并網(wǎng)發(fā)電，只能獨立使用，單臺裝機容量通常不超過10 KW．它的構(gòu)成為：風(fēng)力發(fā)電機＋充電器＋數(shù)字逆變器．風(fēng)力發(fā)電機由機頭、轉(zhuǎn)體、尾翼、葉片組成．葉片用來接受風(fēng)力并通過機頭轉(zhuǎn)為電能；尾翼使葉片始終對著來風(fēng)的方向從而獲得最大的風(fēng)能；轉(zhuǎn)體能使機頭靈活地轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能；機頭的轉(zhuǎn)子是永磁體，定子是繞組切割磁感線產(chǎn)生電能．因風(fēng)量不穩(wěn)定，故小型風(fēng)力發(fā)電機輸出的是13－25 V變化的交流電，須經(jīng)充電器整流再對蓄電池充電，使風(fēng)力發(fā)電機的產(chǎn)生的電能變能化學(xué)能．最后經(jīng)逆變處理后供給用戶使用．某學(xué)習(xí)小組對一小型風(fēng)力發(fā)電機進行測定風(fēng)速實驗：將一銅棒與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的輸出端構(gòu)成回路(注：風(fēng)力發(fā)電機與銅棒直接相連，連接導(dǎo)線末畫出)如圖所示．銅棒ab長為0.5 m，質(zhì)量0.2 Kg，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(yīng)強度B＝2 T．當(dāng)有風(fēng)速4 m/s吹向風(fēng)葉，銅棒與豎直方向成37°角且偏向紙內(nèi)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(fēng)力發(fā)電機能把風(fēng)能的30％轉(zhuǎn)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(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)輸出電壓恒定為24 V，問當(dāng)銅棒與豎直方向成53°角平衡時風(fēng)速為多少m/s？(g取10 m/s2，ρ空氣＝1.29 Kg/m3，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（7分）風(fēng)力發(fā)電是目前可再生能源中技術(shù)比較成熟，具有規(guī)�；_發(fā)條件和商業(yè)發(fā)展前景的發(fā)電技術(shù)。小型獨立風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)一般不并網(wǎng)發(fā)電，只能獨立使用，單臺裝機容量通常不超過10KW。它的構(gòu)成為：風(fēng)力發(fā)電機+充電器+數(shù)字逆變器。風(fēng)力發(fā)電機由機頭、轉(zhuǎn)體、尾翼、葉片組成。葉片用來接受風(fēng)力并通過機頭轉(zhuǎn)為電能；尾翼使葉片始終對著來風(fēng)的方向從而獲得最大的風(fēng)能；轉(zhuǎn)體能使機頭靈活地轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能；機頭的轉(zhuǎn)子是永磁體，定子是繞組切割磁感線產(chǎn)生電能。因風(fēng)量不穩(wěn)定，故小型風(fēng)力發(fā)電機輸出的是13－25V變化的交流電，須經(jīng)充電器整流再對蓄電池充電，使風(fēng)力發(fā)電機的產(chǎn)生的電能變能化學(xué)能。最后經(jīng)逆變處理后供給用戶使用。某學(xué)習(xí)小組對一小型風(fēng)力發(fā)電機進行測定風(fēng)速實驗：將一銅棒與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的輸出端構(gòu)成回路（注：風(fēng)力發(fā)電機與銅棒直接相連，連接導(dǎo)線末畫出）如圖所示。銅棒ab長為0.5m，質(zhì)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(yīng)強度B=2T. 當(dāng)有風(fēng)速4m/s吹向風(fēng)葉，銅棒與豎直方向成37°角且偏向紙內(nèi)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(fēng)力發(fā)電機能把風(fēng)能的30%轉(zhuǎn)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(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)輸出電壓恒定為24V，問當(dāng)銅棒與豎直方向成53°角平衡時風(fēng)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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科目：高中物理 來源：2012屆浙江省名校新高考研究聯(lián)盟第一次聯(lián)考物理試卷 題型：計算題

（7分）風(fēng)力發(fā)電是目前可再生能源中技術(shù)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(shù)。小型獨立風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)一般不并網(wǎng)發(fā)電，只能獨立使用，單臺裝機容量通常不超過10KW。它的構(gòu)成為：風(fēng)力發(fā)電機+充電器+數(shù)字逆變器。風(fēng)力發(fā)電機由機頭、轉(zhuǎn)體、尾翼、葉片組成。葉片用來接受風(fēng)力并通過機頭轉(zhuǎn)為電能；尾翼使葉片始終對著來風(fēng)的方向從而獲得最大的風(fēng)能；轉(zhuǎn)體能使機頭靈活地轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能；機頭的轉(zhuǎn)子是永磁體，定子是繞組切割磁感線產(chǎn)生電能。因風(fēng)量不穩(wěn)定，故小型風(fēng)力發(fā)電機輸出的是13－25V變化的交流電，須經(jīng)充電器整流再對蓄電池充電，使風(fēng)力發(fā)電機的產(chǎn)生的電能變能化學(xué)能。最后經(jīng)逆變處理后供給用戶使用。某學(xué)習(xí)小組對一小型風(fēng)力發(fā)電機進行測定風(fēng)速實驗：將一銅棒與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的輸出端構(gòu)成回路（注：風(fēng)力發(fā)電機與銅棒直接相連，連接導(dǎo)線末畫出）如圖所示。銅棒ab長為0.5m，質(zhì)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(yīng)強度B="2T." 當(dāng)有風(fēng)速4m/s吹向風(fēng)葉，銅棒與豎直方向成37°角且偏向紙內(nèi)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(fēng)力發(fā)電機能把風(fēng)能的30%轉(zhuǎn)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(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)輸出電壓恒定為24V，問當(dāng)銅棒與豎直方向成53°角平衡時風(fēng)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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科目：高中物理 來源：2011-2012學(xué)年浙江省名校新高考研究聯(lián)盟第一次聯(lián)考物理試卷 題型：計算題

（7分）風(fēng)力發(fā)電是目前可再生能源中技術(shù)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(shù)。小型獨立風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)一般不并網(wǎng)發(fā)電，只能獨立使用，單臺裝機容量通常不超過10KW。它的構(gòu)成為：風(fēng)力發(fā)電機+充電器+數(shù)字逆變器。風(fēng)力發(fā)電機由機頭、轉(zhuǎn)體、尾翼、葉片組成。葉片用來接受風(fēng)力并通過機頭轉(zhuǎn)為電能；尾翼使葉片始終對著來風(fēng)的方向從而獲得最大的風(fēng)能；轉(zhuǎn)體能使機頭靈活地轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能；機頭的轉(zhuǎn)子是永磁體，定子是繞組切割磁感線產(chǎn)生電能。因風(fēng)量不穩(wěn)定，故小型風(fēng)力發(fā)電機輸出的是13－25V變化的交流電，須經(jīng)充電器整流再對蓄電池充電，使風(fēng)力發(fā)電機的產(chǎn)生的電能變能化學(xué)能。最后經(jīng)逆變處理后供給用戶使用。某學(xué)習(xí)小組對一小型風(fēng)力發(fā)電機進行測定風(fēng)速實驗：將一銅棒與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的輸出端構(gòu)成回路（注：風(fēng)力發(fā)電機與銅棒直接相連，連接導(dǎo)線末畫出）如圖所示。銅棒ab長為0.5m，質(zhì)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(yīng)強度B=2T. 當(dāng)有風(fēng)速4m/s吹向風(fēng)葉，銅棒與豎直方向成37°角且偏向紙內(nèi)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(fēng)力發(fā)電機能把風(fēng)能的30%轉(zhuǎn)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(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)輸出電壓恒定為24V，問當(dāng)銅棒與豎直方向成53°角平衡時風(fēng)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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風(fēng)力發(fā)電是目前可再生能源中技術(shù)比較成熟，具有規(guī)�；_發(fā)條件和商業(yè)發(fā)展前景的發(fā)電技術(shù)。小型獨立風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)一般不并網(wǎng)發(fā)電，只能獨立使用，單臺裝機容量通常不超過10KW。它的構(gòu)成為：風(fēng)力發(fā)電機+充電器+數(shù)字逆變器。風(fēng)力發(fā)電機由機頭、轉(zhuǎn)體、尾翼、葉片組成。葉片用來接受風(fēng)力并通過機頭轉(zhuǎn)為電能；尾翼使葉片始終對著來風(fēng)的方向從而獲得最大的風(fēng)能；轉(zhuǎn)體能使機頭靈活地轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能；機頭的轉(zhuǎn)子是永磁體，定子是繞組切割磁感線產(chǎn)生電能。因風(fēng)量不穩(wěn)定，故小型風(fēng)力發(fā)電機輸出的是13－25V變化的交流電，須經(jīng)充電器整流再對蓄電池充電，使風(fēng)力發(fā)電機的產(chǎn)生的電能變能化學(xué)能。最后經(jīng)逆變處理后供給用戶使用。某學(xué)習(xí)小組對一小型風(fēng)力發(fā)電機進行測定風(fēng)速實驗：將一銅棒與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的輸出端構(gòu)成回路（注：風(fēng)力發(fā)電機與銅棒直接相連，連接導(dǎo)線末畫出）如圖所示。銅棒ab長為0.5m，質(zhì)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(yīng)強度B=2T. 當(dāng)有風(fēng)速4m/s吹向風(fēng)葉，銅棒與豎直方向成37°角且偏向紙內(nèi)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(fēng)力發(fā)電機能把風(fēng)能的30%轉(zhuǎn)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(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)輸出電壓恒定為24V，問當(dāng)銅棒與豎直方向成53°角平衡時風(fēng)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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