Question

17．如图甲所示是我省某地区风力发电的外景，风力发电机组主要由风机叶片和发电机组成，下表给出了在不同风速下某风机获得的能量．

平均风速（m/s）	5	10	15	20	25	30
1s内获得的能量（×104J）	4	8	12	16	20	24

（1）风力发电利用的是风能，风能是可再生（填“可再生”或“不可再生”）能源．风机的叶片形状像飞机的机翼，若叶片位置和风向如图乙所示，由于叶片上、下两面空气流速不同产生压强差，而受到向上 （填“上”或“下”）的力使风叶旋转．
（2）当平均风速为l0m/s时，风机工作1s所产生的电能可供1只“220V  l00W”电灯正常工作1min，求风力发电机的发电效率．
（3）若某天的平均风速为10m/s，有效发电时间总共有5h，这一天产生的电能若全部转化为热被水吸收，可使多少千克的水温度升高30℃？（c_水=4.2×10³J/kg℃）

Answer 1

分析 （1）风能是取之不尽用之不竭的能源，所以风能是可再生资源；
叶片上面弧形，下面平面，风经过叶片时，分析叶片上下空气流速，根据流速越大压强越小，分析压强大小，分析受力情况；
（2）由表格数据分析，风能随风速的增大而增大，并且有当平均风速为l0m/s时，风能为8×10³J；
根据P=$\frac{W}{t}$求得电灯工作1min消耗的电能，然后根据η=$\frac{{W}_{电}}{{W}_{风}}$×100%可求得发电机的发电效率；
（3）根据求得的发电效率可求得水吸收的热量，再利用Q=cm△t变形可求得水的质量．

解答 解：（1）风能由于空气流动而产生，空气不断的流动，因此为可再生；
观察叶片形状，上面曲面空气流速大压强小．因此受空气压力向上；
（2）由P=$\frac{W}{t}$可得，电灯工作1min消耗的电能W_电=Pt=100W×60s=6×10³J；
当平均风速为l0m/s时，风能为8×10³J；
发电效率η=$\frac{{W}_{电}}{{W}_{风}}$×100%=$\frac{6×1{0}^{3}J}{8×1{0}^{3}J}$×100%=75%；
（3）水吸收的热量：Q=η×W_风=8×10⁴J×5×3600s×7.5%=1.08×10⁸J，
由Q=cm△t可得，m=$\frac{Q}{c△t}$=$\frac{1.08×1{0}^{8}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×30℃}$=87.5kg．
故答案为：
（1）可再生；上；
（2）风力发电机的发电效率为75%；
（3）可使87.5千克的水温度升高30℃．

点评 本题考查了可再生能源、流体压强和流速关系，其它内容都是从给定的材料中分析问题，考查学生对新事物的分析、判断能力，最近几年中考中出现的频率较高，并且有一定的难度．