风能是可再生资源中目前发展最快的清洁能源，风力发电也是具有大规模开发和商业化发展前景的发电...

风能是可再生资源中目前发展最快的清洁能源，风力发电也是具有大规模开发和商业化发展前景的发电方式。近年来，我国风电产业规模逐渐扩大，已成为能源发展的重要领域。在风电技术发展方面，由于相同风速时发电功率的不同，我国目前正逐步采用变桨距控制风力发电机替代定桨距控制风力发电机，来提高风力发电的效率。具体风速对应的功率如图乙所示，设甲图中风力发电机片叶片长度为30m，所处地域全天风速均为7.5m/s，空气的密度为1.29kg/m3，圆周率π取3.14，下列说法不正确的是

A. 变桨距控制风力发电机将风能转化成电能的效率为52%

B. 用变桨距控制风力发电机替换定桨距控制风力发电机后，每台风力发电机每天能多发电7200kW·h

C. 无论采用变桨距控制风力发电机还是定桨距控制风力发电机，每台发电机每秒钟转化的空气动能均为7.69×105J

D. 若煤的热值为3.2×107J/kg那么一台变桨距控制风力发电机每小时获得的风能与完全燃烧45kg煤所产生的内能相当

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风能是可再生资源中目前发展最快的清洁能源，风力发电也是具有大规模开发和商业化发展前景的发电方式，近年来，我国风电产业规模逐渐扩大，已成为能源发展的重要领域，在风电技术发展方面，由于相同风速时发电功率的不同，我国目前正逐步采用变桨距控制风力发电机替代定桨距控制风力发电机，来提高风力发电的效率具体风速对应的功率如图乙所示，设甲图中风力发电机每片叶片长度为30m，所处地域全天风速均为，空气的密度为，圆周率取，下列说法不正确的是   

A. 变桨距控制风力发电机将风能转化成电能的效率为

B. 用变桨距控制风力发电机替换定桨距控制风力发电机后，每台风力发电机每天能多发电

C. 无论采用变桨距控制风力发电机还是定桨距控制风力发电机，每台发电机每秒钟转化的空气动能均为

D. 若煤的热值为，那么一台变桨距控制风力发电机每小时获得的风能与完全燃烧45kg煤所产生的内能相当

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（7分）风力发电是目前可再生能源中技术比较成熟，具有规模化开发条件和商业发展前景的发电技术。小型独立风力发电系统一般不并网发电，只能独立使用，单台装机容量通常不超过10KW。它的构成为：风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子是绕组切割磁感线产生电能。因风量不稳定，故小型风力发电机输出的是13－25V变化的交流电，须经充电器整流再对蓄电池充电，使风力发电机的产生的电能变能化学能。最后经逆变处理后供给用户使用。某学习小组对一小型风力发电机进行测定风速实验：将一铜棒与风力发电系统的输出端构成回路（注：风力发电机与铜棒直接相连，连接导线末画出）如图所示。铜棒ab长为0.5m，质量0.2Kg，两端用轻铜线相连。整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=2T. 当有风速4m/s吹向风叶，铜棒与竖直方向成37°角且偏向纸内的位置时，铜棒处于受力平衡状态。

（1）此时铜棒中通过的电流大小与方向。

（2）如风力发电机能把风能的30%转化为发电机的机械能，发电系统的效率为50%（其他能量损失一概不计），已知此小型风力发电系统输出电压恒定为24V，问当铜棒与竖直方向成53°角平衡时风速为多少m/s?（g取10m/s²，ρ_空气=1.29Kg/m³,sin37⁰=0.6,cos37⁰=0.8 ）

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风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源。风力发电机是将风能（气流的功能）转化为电能的装置，其主要部件包括风轮机、齿轮箱，发电机等。如图所示．

（1）利用总电阻的线路向外输送风力发电机产生的电能。输送功率，输电电压，求异线上损失的功率与输送功率的比值;

（2）风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积。

设空气密度为p，气流速度为v，风轮机叶片长度为r。求单位时间内流向风轮机的最大风能P_m;在风速和叶片数确定的情况下，要提高风轮机单位时间接受的风能，简述可采取的措施。

（3）已知风力发电机的输出电功率P与P_m成正比。某风力发电机的风速v₁9m/s时能够输出电功率P₁=540kW。

我国某地区风速不低于v₂=6m/s的时间每年约为5000小时，试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时。

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（18分）

风能是一种环保型的可再生能源。据勘测，我国利用风力资源至少有2．53×10⁵MW，所以风能是很有开发前途的能源。风力发电是将风的动能通过风力发电机转化为电能的过程。某风力发电机将伞气的动能转化为电能的效率=20％，空气密度，其有效受风面积S=20m²。此风力发电机输出U=250V稳定的直流电压，用它给如图11所示的皮带传送装置的电动机（电动机未画出）供电，输电线电阻不计。已知皮带传送装置的电动机的额定电压U_额=250V，允许消耗电功率的最大值P_电m=500W，线圈电阻R=5．0Ω，在该电动机消耗电功率达到最大值的情况下，电动机及皮带传送装置各部分由于摩擦而损耗的功率与皮带传送装置输出的机械功率之比为1：5。重力加速度g取10m／s².

（1）求此风力发电机在风速=10m／s时输出的电功率；

（2）求皮带传送装置的电动机消耗电功率达到最大值时，皮带传送装置输出的机械功率；

（3）已知传送带两端A、B之间距离s=10m，高度差h=4．0m。现将一货箱（可视为质点）无初速地放到传送带上A处，经t=1．0s后货箱与传送带保持相对静止，当货箱被运送至B处离开传送带时再将另一个相同的货箱以相同的方式放到A处，如此反复，总保持传送带上有一个（也只有一个）货箱。，在运送货箱的过程中，传送带的运行速度始终保持不变。若要保证皮带传送装置的电动机所消耗电功率始终不超过P_电m=500W，货箱的质量应满足怎样的条件。

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风能是一种环保型能源。目前我国风力发电总装机容量已达。据勘测我国的风力资源至少有，因此风力发电是很有前途的一种能源。风力发电是将风的动能转化为电能。设空气的密度为，水平风速为，某风力发电机每个叶片长为。设通过叶片旋转所围成的圆面内的所有风能转化为电能的效率为，那么该风力发电机发出的电功率的数学表达式为；若某地平均风速为，所用风力发电机的叶片长，空气密度，效率为；每天平均发电小时，则获得的电能为（保留两位有效数字）。

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