本期高中物理競賽試題，我們繼續(xù)研究現(xiàn)實(shí)生活中的工作問題。 本期內(nèi)容簡單，解決思路也很清晰。 作為能源轉(zhuǎn)換類的入門競賽題，本題的解題思路和方法并無創(chuàng)新。 可以說，它是一個(gè)不折不扣的練習(xí)入門題目，但討論這個(gè)題目的實(shí)際應(yīng)用卻是一個(gè)非常深刻的問題。 隨著我國大力推進(jìn)新能源的建設(shè)和發(fā)展，面對風(fēng)能這種可持續(xù)的可再生能源的利用率有多高？ 為什么我們經(jīng)?？吹教柲馨l(fā)電卻很少看到風(fēng)力發(fā)電的風(fēng)車呢？ 其中的原因值得思考。 當(dāng)前科學(xué)技術(shù)下風(fēng)能的利用效率如何，在現(xiàn)有科學(xué)條件下能否進(jìn)一步提高風(fēng)能利用率，也是一個(gè)值得研究的問題。
好了，不拐彎抹角了，我們先看一下標(biāo)題。 相信大家通過本期標(biāo)題就能一窺本期的主要內(nèi)容。
高中物理競賽典型題及解答步驟
已知空氣密度為p，風(fēng)速為v1。 當(dāng)風(fēng)力機(jī)將垂直經(jīng)過面積S的風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能時(shí)，輸出的電功率為P。求風(fēng)力機(jī)的效率。
高中物理競賽解題方法與思路
現(xiàn)在您已經(jīng)閱讀了問題，讓我們來分析一下如何做。 首先，這道題是在非常理想化的情況下計(jì)算出來的結(jié)果。 實(shí)際情況可能比這個(gè)值小很多，因?yàn)樵诮鉀Q這個(gè)問題的時(shí)候，我們考慮的是風(fēng)力發(fā)電的主要能量轉(zhuǎn)換過程，即風(fēng)的機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，作為輸出電能的裝置，兩個(gè)基本物理量明確了本題需要計(jì)算的發(fā)電效率的量：發(fā)電過程中利用的風(fēng)能總量和發(fā)電總量。 由于在這個(gè)過程中，風(fēng)能一定是沒有完全轉(zhuǎn)化為電能，因?yàn)橛幸徊糠诛L(fēng)可能沒有吹到風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片上，而即使風(fēng)吹到風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片上高中物理功率題目，它仍然經(jīng)過發(fā)電機(jī)后有動(dòng)能，但動(dòng)能減少。 就這樣。 因此，通過能量轉(zhuǎn)換過程的考慮，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的能量利用率不會(huì)很高。
好了，有了上面的思路，下面的內(nèi)容就簡單多了。 由于題中已經(jīng)給出了空氣的密度和空氣運(yùn)動(dòng)的速度，考慮單位時(shí)間，很簡單就可以得到單位時(shí)間可以吹出的風(fēng)力。 發(fā)電機(jī)葉片上的空氣質(zhì)量是問題集體步驟中的第二個(gè)方程。 在知道空氣質(zhì)量的前提下，利用氣流速度，不難得到空氣的動(dòng)能。 這部分動(dòng)能本身并不是單位時(shí)間的風(fēng)能。 由于有部分風(fēng)沒有吹到風(fēng)力機(jī)葉片上高中物理功率題目，因此這部分風(fēng)的動(dòng)能不包含在計(jì)算中。
通過功與功率的關(guān)系，我們可以知道風(fēng)力機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的電能就是解題步驟中的方程。 因此，風(fēng)力機(jī)的效率也可以表示。 由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)將空氣的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的過程。 因此，產(chǎn)生的電能與消耗空氣的機(jī)械能的比值就是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的效率，也就是解題步驟中的四個(gè)公式。 問題已經(jīng)解決了。
通過互聯(lián)網(wǎng)代入相關(guān)數(shù)據(jù)可以得知，一般風(fēng)力發(fā)電機(jī)的能源利用率只有0.2左右，即只有20%的風(fēng)能能轉(zhuǎn)化為電能供人們使用，而絕大多數(shù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的能源利用率只有20%左右。不使用風(fēng)能。 利用率：與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)相比，我國近期在西部地區(qū)新建的太陽能發(fā)電站可實(shí)現(xiàn)45%的太陽能利用率，遠(yuǎn)高于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。