专题11 功和能的综合运用（解析版）-5年（2019-2023）中考1年模拟物理分项汇编（广东专用）.docx

专题 1 1 功和能综合应用 1 ．（2023·广东·统考中考真题）阅读材料，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，其简化结构如题图甲所示。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 的关系如图丙所示。在的范围内5m/s≤ v ≤10m/s， P 与 v 的三次方成正比。风力发电机组所在风场某段时间内的风速 v 与时间 t 的关系如图丁所示。（为方便计算，图丙和图丁数据已作简化处理。） （1）完成下列风力发电的主要能量转化流程图：① ，② ；    （2）当风正面垂直吹向静止叶片时，如图乙所示，从正面看，叶片A会 （选填“顺时针”或“逆时针”）转动； （3）当风速为12m/s时，风力发电机组工作1h输出的电能相当于 kg的煤完全燃烧放出的热量；（ q 煤 =3.0×10 7 J/kg） （4）当风速为13m/s时，发电机转子1min转400圈，若发电机输出电能1kWh，叶片需要转动 圈； （5）若14∶00~15∶00和15∶00~16∶00两段时间内输出电能之比为1∶3，则14∶00~20∶00的时间段内风力发电机组的输出电能为 kW·h。 【答案】 机械能（或动能） 电能 顺时针 36 4 1084.3 【详解】（1）[1][2]风吹动叶片转动，将风的风能转化为叶片的机械能（或动能），经过齿轮箱增速后，发电机转子高速旋转，带动发电机工作，将机械能转化为电能。 （2）[3]叶片上平下凸，当风流过叶片时，下表面的风速大，压强小，上表面的风速小，压强大，叶片上下表面压强差的作用下顺时针转动。 （3）[4]根据图丙可知，当风速为12m/s时，功率为300kW，根据 可得，风力发电机组工作1h输出的电能为 由 Q = mq 可得，这些电能相当于完全燃烧煤的质量为 （4）[5]若发电机输出电能1kW·h，当风速为13m/s时，功率为300kW，需要的时间为 由于发电机转子1min转400圈，当发电机输出电能1kW·h，发动机需要转的圈数为80圈，又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，则叶片转4圈。 （5）[6]根据丁图可知，15∶00-16∶00这段时间风速12~13m/s，由丙图可知，此时间段的功率为300kW，根据 W = Pt 可知，此段时间产生的电能为 W′ = Pt =300kW×