(18分)风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源。风力发电机是将风能(气流的功能)转化为电能的装置,其主要部件包括风轮机、齿轮箱,发电机等。如图所示。(1)利用总

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 闭合电路的功率/2022-12-16 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

(18分)风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源。风力发电机是将风能(气流的功能)转化为电能的装置,其主要部件包括风轮机、齿轮箱,发电机等。如图所示。

(1)利用总电阻R=10Ω的线路向外输送风力发电机产生的电能。输送功率P0=300kW,输电电压U=10kV,求导线上损失的功率与输送功率的比值;
(2)风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积。设空气密度为ρ,气流速度为v,风轮机叶片长度为r。求单位时间内流向风轮机的最大风能Pm
在风速和叶片数确定的情况下,要提高风轮机单位时间接受的风能,简述可采取的措施。
(3)已知风力发电机的输出电功率PPm成正比。某风力发电机的风速v1=9m/s时能够输出电功率P1=540kW。我国某地区风速不低于v2=6m/s的时间每年约为5000小时,试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时。

◎ 答案

(1)0.03
(2)
(3)8×105kW·h

◎ 解析

(1)导线上损失的功率为:

所以,损失的功率与输送功率的比值为:

(2)风垂直流向风轮机时,提供的风能功率最大。
单位时间内垂直流向叶片旋转面积的气体质量为:
风能的最大功率可表示为:

要提高单位时间内接受的风能,应采取的合理措施有:如增加风轮机叶片长度,安装调向装置保持风轮机正面迎风等。
(3)按题意,风力发电机的输出功率为:

最小年发电量约为:WP2t=160×5000 kW·h=8×105kW·h。

◎ 知识点

    专家分析,试题“(18分)风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源。风力发电机是将风能(气流的功能)转化为电能的装置,其主要部件包括风轮机、齿轮箱,发电机等。如图所示。(1)利用总…”主要考查了你对  【闭合电路的功率】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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