题文

湘潭电机厂研制的直驱型风力发电机组处于国际领先地位． （1）直驱型风力发电机是将风的______能转化成电能的装置．它是利用风力带动风车叶片旋转，使发电机的转子（永磁体）在定子线圈中运动，从而在定子线圈中产生______． （2）风能作为一种清洁的______能源（选填“可再生”或“不可再生”）其蕴量巨大，比地球上可开发利用的水能大10倍．我国仅陆地上一天的风能就有大约1.8×1016J，这相当于多少吨热值为3×107J/kg的煤完全燃烧所放出的热量？

题型：问答题  难度：中档

答案

（1）直驱型风力发电机工作时，主要是利用风带动发电机的转子（永磁体）转动，使转子在定子线圈中运动，这样使定子线圈中的导线相当于在做切割磁感线运动时，于是在定子线圈中产生电流，这个过程中是把风的机械能转化为电能． （2）风能是可以源源不断地从自然界得到补充的，是可再生能源； 若一天的风能大约有1.8×1016J，则完全燃烧煤需要的量为： m= Q q = 1.8×1016J 3×107J/kg =6×108kg=6×105t． 故答案为：（1）机械，电流；（2）可再生，相当于6×105吨的煤．

据专家权威分析，试题“湘潭电机厂研制的直驱型风力发电机组处于国际领先地位．（1）直驱型..”主要考查你对  电磁感应的应用（动圈式话筒、发电机），机械能转化与守恒，热值，能源家族：化石能源，一次能源，二次能源，生物质能，不可再生能源，可再生能源  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

电磁感应的应用（动圈式话筒、发电机）机械能转化与守恒热值能源家族：化石能源，一次能源，二次能源，生物质能，不可再生能源，可再生能源

考点名称：电磁感应的应用（动圈式话筒、发电机）

• 发电机：
  1．工作原理：如图所示，交流发电机的发电过程就是闭合线圈在磁场中转动，利用电磁感应现象产生感应电流的，所以其发电原理是电磁感应。
  
  2．能量转化：在发电过程中，发电机把机械能转化为电能。

  麦克风(话筒) ：
  1.  定义：麦克风也叫话筒，它也是一种将振动转换成变化电流的装置。
  
  2.  工作原理：声音是由物体振动产生的，当对着话筒说话时，声音的振动使膜片发生振动，与膜片相连的线圈也随膜片振动的频率而振动，线圈在磁场中运动，能产生感应电流，且电流变化的频率是随声音变化而变化的。即通过电磁感应将声音变成电流。

• 逆向思维法研究电动机和发电机：
      从问题反方向的角度进行研究，即逆向思维法，它是科学探究的重要方法。电动机和发电机都是由线圈和磁体构成，研究问题时注意认清是通电线圈在磁场中受力转动，还是线圈在磁场中做切割磁感线运动。

  例小明将微风电风扇与小灯泡按如图所示的电路连接并进行实验，用手快速拨动风扇叶片，这时发现小灯泡发光，微风电风扇居然变成了“发电机”.关于该实验，下列说法正确的是(   )
  
  A．电风扇发电的原理是电磁感应
  B．电风扇发电的原理是通电导线在磁场中受到力的作用
  C．电风扇发电过程是把电能转化为机械能
  D．小灯泡发光是把光能转化为电能

  解析：电动机的基本构造与发电机相同，都是由线圈和磁体组成的。当旋转电风扇时，会带动里面的线圈转动，切割磁感线，从而产生电流，这是电磁感应现象，将机械能转化为电能。

  答案：A

• 变压器与电能的输送：
      变压器的工作原理是电磁感应，它能将输入变压器的交流电压升高(升压变压器)，也可以降低(降压变压器)。变压器不能改变直流电的电压。从发电厂发出的电能，先经过变压器把电压升高，把高压电输送到远方的用户附近，再经过变压器把电压降低，供给用户使用。由于输电线有电阻，因而在电能的输送过程中，不可避免地有电能损失。在输送功率一定的情况下，由I=P／U可知，提高输电电压能够减小输电电流，又由Q=I²Rt可知在输电线上的发热损失减少。为了减少电能损失，远距离输电要用高电压。

考点名称：机械能转化与守恒

• 机械能定义：
  动能与势能之和称为机械能。
  
  机械能守恒：
  动能与势能之间是可以相互转化的，即动能可以转化成势能，势能也可以转化成动能。在只有动能与势能转化的过程中，机械能的总量保持不变。如图：卫星绕地球转动时，由于太空是真空，动能和势能相互转化，机械能不变。
  
  规律总结：在只有重力、引力、弹力做功时，机械能是守恒的，其他力做功，机械能不守恒。

• 机械能间的转化：
  (1)动能和重力势能可以相互转化。
  ①动能转化为重力势能的标志是速度减小，所处的高度增加；
  ②重力势能转化为动能的标志是所处的高度减小，速度增大。
  
  (2)动能和弹性势能可以相互转化。
  ①动能转化为弹性势能的标志是速度减小，形变增大；
  ②弹性势能转化为动能的标志是动能增大，形变减小；
  ③动能和弹性势能的相互转化可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间。
  
  (3)在动能和势能相互转化的过程中，若没有能量损失(如克服阻力)或其他形式的能量的补充，机械能的总和保持不变，机械能守恒。
  
  (4)机械能也可以转化为其他形式的能量。

• 对能量转化的理解：
  (1)分析某个物体在物理变化的过程中机械能的大小发生改变与否时，应全面考虑。即同时考虑动能、重力势能、弹性势能的变化情况。
  
  (2)物体储存能量时，物体具有做功的本领，物体损失能量时，就说物体正在做功。
  
  (3)物体对外界做功时，物体的能量减小。
  
  (4)外界对物体做功时，物体的能量增加。

• 滚摆：
      滚摆又称麦克斯韦摆，它是在学习机械能时，常用来演示重力势能和动能之间相互转化的仪器，如图。
  
      做滚摆实验时，先调整悬绳，使摆轮处于水平最低位置，然后转动摆轮，使悬绳均匀地绕在摆轮的轴上，直至摆轮上升到悬绳的最上部，并且保持摆轮的轴与水平地面平行。此时，摆轮具有一定的重力势能，而动能为零。当由静止释放摆轮，在重力和悬绳拉力的共同作用下，摆轮边旋转，边下降，摆轮的重力势能不断减少，转化成摆轮的动能。当悬线全部伸开时，摆轮的重力势能不再减少，摆轮的动能达到最大值。由于惯性，摆轮继续旋转，摆轮轴又开始把绳绕在轴上，使摆轮开始上升，随着重力势能的增加，动能不断减少，动能转化为势能。直到上升到开始位置，摆轮停止转动，停止上升。接着又开始新的一轮下降、上升…… 实际上，摆轮每次下降后再上升都不会上升到前一次的高度，这是摩擦力、空气阻力等作用的结果，使一部分机械能转化为内能。