《2025年暑假生活指导八年级山东教育出版社》

2. 暑期小华在回老家青岛的路途中,在高速公路沿边看到了许多大风车发电,回家后他决定探究风力电站发电时的输出功率和风速的关系,做了步骤如下的实验：

① 如图,将风叶安装在风车底座上,把线的一端固定在转轴处,另一端系上钩码。
② 在风车正前方$1$米处放置电风扇,将电风扇的风速调到$1$挡位,用秒表记录提升钩码到$A$点所需的时间。
③ 将电风扇换到$2$、$3$挡位,重复以上实验,并将数据记录在表格中。(注：电风扇挡位越高,风速越大)
|电风扇挡位|钩码的质量/g|提升钩码到$A$点的时间/s|
| $1$ | $50$ | $15$ |
| $2$ | $50$ | $13$ |
| $3$ | $50$ | $10$ |
请回答：
(1)这个实验是通过测量______来比较风车输出功率的大小。
(2)小华从网上查到以下数据：
表一：$750$千瓦风力发电机组的输出功率与风速的关系
|风速/($m\cdot s^{-1}$)| $4$ | $6$ | $8$ | $10$ | $12$ | $14$ | $16$ | $18$ | $20$ |
|输出功率/kW| $0$ | $75$ | $200$ | $360$ | $540$ | $740$ | $730$ | $650$ | $550$ |
表二：风级与风速的关系
|风级| $3$ | $6$ | $9$ | $12$ |
|风的名称| 微风 | 强风 | 烈风 | 台风 |
|风速/($m\cdot s^{-1}$)| $3.4\text{~}5.4$ | $10.8\text{~}13.8$ | $20.8\text{~}24.4$ | 大于$32.6$ |
根据以上数据预测,台风来临时,能否给风力电场带来最大的经济效益,并说明理由______。
(3)在相同的风速下,不同风车的输出功率是不同的,其输出功率除了与风叶的形状和排列结构有关外,还可能与______有关(填一项)。

答案： 【解析】：
(1)通过实验可以看出，风速不同，钩码提升到A点的时间不同，风速越大，风车转动越快，钩码提升的时间越短，这说明风车的输出功率越大。所以是通过测量提升钩码到A点的时间来比较风车输出功率的大小。
(2)从表一“750千瓦风力发电机组的输出功率与风速的关系”数据可以看出，风速在14m/s左右时输出功率最大，而台风来临时风速大于32.6m/s（属于表二中的12级风及以上），此时输出功率反而下降，不能给风力电场带来最大的经济效益。
(3)在相同的风速下，不同风车的输出功率是不同的，其输出功率除了与风叶的形状和排列结构有关外，还可能与风叶的材料、风叶的面积等有关。
【答案】：
(1)提升钩码到$A$点的时间
(2)不能，当风速过大时，发电机的输出功率反而下降
(3)风叶的材料（或风叶的面积等，合理即可）