Question

3．如圖是我國某地區(qū)風(fēng)力發(fā)電的外景，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要由風(fēng)機(jī)葉片和發(fā)動機(jī)組成．下表給出了在不同風(fēng)速下某風(fēng)機(jī)獲得的能量：

平均風(fēng)速v（m/s）	5	10	15	20
1s內(nèi)獲得的能量E（ x 104J）	1	8	27	64

（1）對表格進(jìn)行分析，你發(fā)現(xiàn)該風(fēng)機(jī)1s內(nèi)獲得的能量E與風(fēng)速v的定量關(guān)系式是．其中常數(shù)k=80．
（2）當(dāng)平均風(fēng)速為5m/s時，這臺風(fēng)機(jī)工作1s所產(chǎn)生的電能可供1只“220V 100W”電燈正常工作10s，則該風(fēng)機(jī)發(fā)電的效率是多少？
（3）若在某時間內(nèi)平均風(fēng)速為5m/s，一臺發(fā)電機(jī)工作1h，獲得的電能用來給效率為80%的電動車提供動力，可以使電動車以18km/h的速度勻速直線行駛2h，則電動車的牽引力是多少？

Answer 1

分析 （1）由表格數(shù)據(jù)分析，風(fēng)能隨風(fēng)速的增大而增大，并且有定量關(guān)系，把定量關(guān)系確定下來．
（2）知道燈泡的額定功率和工作時間，求出有用功，知道總功，根據(jù)機(jī)械效率公式求出機(jī)械效率；
（3）總能量有80%轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再根據(jù)行駛的時間，可求出機(jī)械功率大��；再根據(jù)公式P=Fv，可求出前進(jìn)的動力大�。�

解答 解：（1）①由表格數(shù)據(jù)知，風(fēng)速增大為原來的2倍，風(fēng)能增大為原來的2³倍，風(fēng)速增大為原來的3倍，風(fēng)能增大為原來的3³倍…，所以風(fēng)機(jī)獲得的能量與風(fēng)速的三次方成正比．即E=kv³把v=5m/s，E=1×10⁴J，代入得k=80，
（2）根據(jù)題意得W_總=$（\frac{v}{5}）^{3}×1{0}^{4}J$=10000J，
根據(jù)公式P=$\frac{W}{t}$，所以W_有=Pt=100W×10s=1000J，
風(fēng)機(jī)發(fā)電的效率η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{1000J}{10000J}$×100%=10%．
（3）電動車的電能可轉(zhuǎn)化為的機(jī)械能：
W_機(jī)械=W×80%=3.6×10⁷J×80%=2.88×10⁷J，
機(jī)械功率：
P=$\frac{{W}_{機(jī)械}}{t}$=$\frac{2.88×1{0}^{7}J}{2×3600s}$=4000W；
由公式P=Fv得：
F=$\frac{P}{v}$=$\frac{4000W}{\frac{18}{3.6}m/s}$=800N．
故答案為：（1）80；  （2）該風(fēng)機(jī)發(fā)電的效率是10%；（3）電動車的牽引力是800N．

點評 本題考查了可再生能源、機(jī)械效率、電功率的計算，其它內(nèi)容都是從給定的材料中分析問題，考查學(xué)生對新事物的分析、判斷能力，最近幾年中考中出現(xiàn)的頻率較高，并且有一定的難度．