《2025年5年中考3年模拟九年级物理下册教科版》

18. (2024山东烟台期末)(10分)阅读短文,回答问题。
风力发电
风能是一种清洁的可再生能源,利用风力发电将助力我国实现碳中和目标。风力发电机组主要由叶片、齿轮箱、发电机等组成,其简化结构如图甲所示。叶片横截面的设计原理如图乙所示,一面较平,另一面较弯曲。叶片在风的作用下旋转,经过齿轮箱增速后,发电机转子高速旋转发电。某风力发电机组利用齿轮箱可实现叶片转1圈,发电机转子转20圈。风力发电机组输出功率P与风速v的关系如图丁所示。

(1) 如图丙所示,完成下列风力发电的主要能量转化流程图:①________,②________;风能是________(选填“可再生”或“不可再生”)能源;
(2) 风机叶片形状像飞机的机翼,若叶片位置和风向如图乙所示,由于叶片两面形状不同导致叶片两面空气流速不同，______不同,进而产生压力差,可使风机叶片转动;
(3) 如图丁所示,当风速为12m/s时,风力发电机组工作1h输出的电能为多少？相当于多少千克的煤完全燃烧放出的热量？(q煤 = 3.0×10⁷J/kg)

答案： 答案
(1)机械能 电能 可再生
(2)压强
(3)5.76×10⁸J 19.2kg
解析
(1)风力发电的主要流程是风力带动叶片转动，将风能转化为机械能，发电机再将机械能转化为电能，故如图丙所示风力发电的主要能量转化流程图中①为机械能，②为电能；风能取之不尽，用之不竭，是可再生能源。
(2)风机叶片形状像飞机的机翼，根据流体压强与流速的关系，空气经过上下表面时流速不同，从而产生压强差，进而产生压力差，使风机叶片转动。
(3)如图丁所示，当风速为12m/s时，发电机组输出功率为160kW，风力发电机组工作1h输出的电能为W = Pt = 160kW×1h = 160kW·h = 5.76×10⁸J，相当于完全燃烧煤的质量为m煤 = Q / q煤 = W / q煤 = 5.76×10⁸J / 3.0×10⁷J/kg = 19.2kg。