Question

【題目】閱讀短文，回答問題： 風力發電
風力發電機主要由風機、傳動系統和發動機等組成．風機葉片在風力的推動作用下轉動，通過傳動系統帶動發電機發電．風機葉片具有密度小，強度高，耐磨損等性能，葉片表面要光滑以減小風阻，防被風“撕裂”．
當風速與葉片的旋轉面垂直時，葉片旋轉過程中所掃過的面積叫做旋轉面積．工作過程中，一般保持風速與葉片的旋轉面垂直；如果風速較大，控制系統通過調整風機迎風方向減小旋轉面積．如果風速過大，控制系統通過調整，停止發電．有關風力發電機組的部分數據如表

風力發電機組
額定功率/kW	切入風速/ms﹣1	額定風速/ms﹣1	最大風能利用系數
1000	3.5	10	不小于0.72

風能密度指單位時間內通過單位面積的風能．如表給出了當地空氣密度為1.2kg/m3時的風能密度與風速的關系．

風速/ms﹣1	1	2	3	4	5	6
風能密度/J（m2s）﹣1	0.6	4.8	16.2	38.4	75	129.6

（1）在能源的分類中，風能屬于（選填“可再生”或“不可再生”）能源；發電機工作原理是 ．
（2）下列說法中正確的是
A.葉片的表面應該粗糙些，增大風壓
B.發電時一定保持風速與葉片的旋轉面垂直
C.葉片應選擇密度小、硬度小的材料制作
D.最大風能利用系數可以大于0.72
（3）根據表中數據，畫出風能密度與風速的圖象．風力發電機組在切入風速時開始并網發電，這時的風能密度為J/（m2s）．
（4）已知風力發電機的旋轉面積約為5000m2 ， 當風速為5m/s時，1min流過葉片旋轉面的空氣質量為kg，這時風力發電機組的功率為額定功率的十分之一．若傳動裝置和齒輪箱的能量損失不計，其中發電機的效率為80%，這時風機的效率為 ．

Answer 1

【答案】
（1）可再生；電磁感應
（2）D
（3）；25（24﹣29）
（4）1.8×106；33.3%
【解析】解：（1）風能可以在自然界里源源不斷的得到補充，所以它屬于可再生能源；（2）A、風機葉片具有密度小，強度高，耐磨損等性能，葉片表面要光滑以減小風阻，防被風“撕裂”，故AC選項錯誤； B、工作過程中，一般保持風速與葉片的旋轉面垂直；如果風速較大，控制系統通過調整風機迎風方向減小旋轉面積．如果風速過大，控制系統通過調整，發電時一定保持風速與葉片的旋轉面垂直錯誤；即B選項錯誤；
D、由表中數據可知，最大風能利用系數不小于0.72，即最大風能利用系數可以大于0.72，故D選項正確；（3）由表中數據，根據風能密度與風速的關系確定各點，將各點用平滑的曲線連接起來，如下所示：

由表中數據可知，切入風速為3.5m/s時開始并網發電，根據所畫出的風能密度與風速的關系，切入風速為3.5m/s時對應的風能密度約為25J/（m2s）（24﹣29之間均可）開始并網發電；（4）風力發電機的旋轉面積約為5000m2 ， 當風速為5m/s時，1min流過葉片旋轉面的空氣體積：
V=LS=vtS=5m/s×60s×5000m2=1.5×106m3 ，
質量為：
m=ρV=1.2kg/m3×1.5×106m3=1.8×106kg．
因風力發電機組的功率為額定功率的十分之一，即P= ×103×103W=105W．
若傳動裝置和齒輪箱的能量損失不計，其中發電機的效率為：
η1= =80%，
則1min輸入風力發電機的能量：
W= = =7.5×106J，
當風速為5m/s時，風能密度為75J/m2s，發電機的旋轉面積約為5000m2 ， 在1min=60s的時間產生的風能：
W總=75J/m2s×5000m2×60s=2.25×107J，
風機的效率為：
η2= ×100%= ×100%≈33.3%．
所以答案是：（1）可再生能源； 電磁感應；（2）D；（3）見上圖；25（24到29之間都可；（4）1.8×106 ；33.3%．