Question

【题目】阅读短文，回答问题： 风力发电
风力发电机主要由风机、传动系统和发动机等组成．风机叶片在风力的推动作用下转动，通过传动系统带动发电机发电．风机叶片具有密度小，强度高，耐磨损等性能，叶片表面要光滑以减小风阻，防被风“撕裂”．
当风速与叶片的旋转面垂直时，叶片旋转过程中所扫过的面积叫做旋转面积．工作过程中，一般保持风速与叶片的旋转面垂直；如果风速较大，控制系统通过调整风机迎风方向减小旋转面积．如果风速过大，控制系统通过调整，停止发电．有关风力发电机组的部分数据如表

风力发电机组
额定功率/kW	切入风速/ms﹣1	额定风速/ms﹣1	最大风能利用系数
1000	3.5	10	不小于0.72

风能密度指单位时间内通过单位面积的风能．如表给出了当地空气密度为1.2kg/m3时的风能密度与风速的关系．

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

（1）在能源的分类中，风能属于（选填“可再生”或“不可再生”）能源；发电机工作原理是 ．
（2）下列说法中正确的是
A.叶片的表面应该粗糙些，增大风压
B.发电时一定保持风速与叶片的旋转面垂直
C.叶片应选择密度小、硬度小的材料制作
D.最大风能利用系数可以大于0.72
（3）根据表中数据，画出风能密度与风速的图象．风力发电机组在切入风速时开始并网发电，这时的风能密度为J/（m2s）．
（4）已知风力发电机的旋转面积约为5000m2 ， 当风速为5m/s时，1min流过叶片旋转面的空气质量为kg，这时风力发电机组的功率为额定功率的十分之一．若传动装置和齿轮箱的能量损失不计，其中发电机的效率为80%，这时风机的效率为 ．

Answer 1

【答案】
（1）可再生；电磁感应
（2）D
（3）；25（24﹣29）
（4）1.8×106；33.3%
【解析】解：（1）风能可以在自然界里源源不断的得到补充，所以它属于可再生能源；（2）A、风机叶片具有密度小，强度高，耐磨损等性能，叶片表面要光滑以减小风阻，防被风“撕裂”，故AC选项错误； B、工作过程中，一般保持风速与叶片的旋转面垂直；如果风速较大，控制系统通过调整风机迎风方向减小旋转面积．如果风速过大，控制系统通过调整，发电时一定保持风速与叶片的旋转面垂直错误；即B选项错误；
D、由表中数据可知，最大风能利用系数不小于0.72，即最大风能利用系数可以大于0.72，故D选项正确；（3）由表中数据，根据风能密度与风速的关系确定各点，将各点用平滑的曲线连接起来，如下所示：

由表中数据可知，切入风速为3.5m/s时开始并网发电，根据所画出的风能密度与风速的关系，切入风速为3.5m/s时对应的风能密度约为25J/（m2s）（24﹣29之间均可）开始并网发电；（4）风力发电机的旋转面积约为5000m2 ， 当风速为5m/s时，1min流过叶片旋转面的空气体积：
V=LS=vtS=5m/s×60s×5000m2=1.5×106m3 ，
质量为：
m=ρV=1.2kg/m3×1.5×106m3=1.8×106kg．
因风力发电机组的功率为额定功率的十分之一，即P= ×103×103W=105W．
若传动装置和齿轮箱的能量损失不计，其中发电机的效率为：
η1= =80%，
则1min输入风力发电机的能量：
W= = =7.5×106J，
当风速为5m/s时，风能密度为75J/m2s，发电机的旋转面积约为5000m2 ， 在1min=60s的时间产生的风能：
W总=75J/m2s×5000m2×60s=2.25×107J，
风机的效率为：
η2= ×100%= ×100%≈33.3%．
所以答案是：（1）可再生能源； 电磁感应；（2）D；（3）见上图；25（24到29之间都可；（4）1.8×106 ；33.3%．