Question

14．小型風力發電機發出的電能首先經過蓄電池貯存起來，然后再由蓄電池向用電器供電．如圖是某小型風力發電機的輸出功率與風速的關系圖．
（1）在風速為12米/秒時達到最大輸出功率；
（2）該風力發電機的輸出功率與風速之間的關系是：風速在3～12米/秒時，風速越大，輸出功率也越大；風速在大于12米/秒時，風速越大，輸出功率越小；
（3）已知電動車勻速行駛時的輸出功率為200W，輸出功率的30%推動總質量為60千克電動車，電動車受到的阻力是車重的0.02倍．計算該電動車的行駛速度是多少？
（4）若該風力發電機按輸出功率為500瓦發電，平均每天工作8小時，計算一年（365天）發電量是多少？

Answer 1

分析 （1）通過發電機的輸出功率與風速關系圖，得知最大輸出功率時的風速；
（2）通過發電機的輸出功率與風速關系圖，得知風速在3米/秒時的輸出功率、4米/秒時的輸出功率、…14米/秒時的輸出功率，可以判斷出在風速12米米/秒時的輸出功率最大；以及最大輸出功率和風速的關系．
（3）根據電動車的質量可求得其重力，然后可知電動車受到的阻力，根據輸出功率可求得的有用功率，再利用P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可求得電動車的行駛速度；
（4）根據題意知輸出功率500W發電，工作時間，運用電功W=Pt求出一年365天的總發電量．

解答 解：（1）根據圖表信息可知，風速在3米/秒時輸出功率為0W，在6米/秒時輸出功率400W；在12米/秒時輸出功率1000W；在14米/秒時輸出功率600W，所以，在風速12米/秒時達到最大輸出功率．
（2）分析圖表信息可知，風速在3、4、5、…14米/秒時輸出功率的變化，可以總結為：
風速在3～12米/秒時，風速越大，輸出功率也越大；風速在大于12米/秒時，風速越大，輸出功率越�。�
（3）根據題意可知，電動車受到的阻力：f=0.02G=0.02mg=0.02×60kg×10N/kg=12N，
電動車勻速行駛，所以牽引力：F=f=12N．
由η=$\frac{{P}_{有用}}{{P}_{輸出}}$可得，有用功率：P_有用=ηP_輸出=30%×200W=60W，
因為P_有用=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv，
所以，電動車的行駛速度：v=$\frac{{P}_{有用}}{F}$=$\frac{60W}{12N}$=5m/s．
（4）由P=$\frac{W}{t}$可得，一月的發電量：W=P_輸出′t=0.5kW×8h×365=1460kW•h；
答：（1）12；
（2）風速在3～12米/秒時，風速越大，輸出功率也越大；風速在大于12米/秒時，風速越大，輸出功率越小；（3）電動車的行駛速度是5m/s；
（4）一年（365天）發電量是1460kW•h．

點評 本題考查的知識點較多，考查能量的轉化、學生的看圖能力和對電功的計算能力．熟練掌握電功公式即可．