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题型:实验题 难度:0.65 引用次数:154 题号:18505296
风能是一种低碳、清洁的能源,风力发电是一种重要的发电手段,我国的风力发电技术世界领先。小明利用如图1所示的风力发电实验装置进行探究,他猜想风力发电机的发电功率可能与风速大小、扇叶数量、扇叶形状、扇叶与风向的夹角等因素有关。
(1)空气流动形成了风,小明分析:一定质量的空气,风速越 ___________,空气的机械能越大,通过风力发电机可转化的电能越多。
(2)如图2为实验装置示意图和电路图。实验时,将风力发电实验装置放在水平工作台上,出风口正对发电机扇叶吹风,扇叶转动带动发电机工作。在风力发电机外部接入定值电阻、电压表和电流表,通过测量电阻两端电压和电路中电流的大小,可反映出发电机的发电功率大小,如图3为扇叶与风向的夹角θ的示意图。

(3)控制风机出口风速一定,保持风机与发电机扇叶之间 ___________不变,分别改变发电机的扇叶数量、扇叶形状、扇叶与风向的夹角θ,观察各种情况下工作电路中电压表、电流表示数并记录在表中。

扇叶与

风向的

夹角θ

三片

四片

4cm直扇叶

4cun弧形扇叶

4cm直扇叶

4cm弧形扇叶

电压U/V

电流I/A

电压U/V

电流I/A

电压U/V

电流I/A

电压U/V

电流I/A

15°

0

0

0.6

0.06

0

0

1.0

0.10

30°

0

0

1.1

0.12

0.4

0.04

1.5

0.16

45°

1.3

0.14

2.0

0.20

1.5

0.16

2.2

0.22

60°

1.0

0.10

1.2

0.13

1.3

0.12

1.6

0.16

75°

0

0

0.7

0.07

0.8

0.08

1.2

0.12


(4)分析表中的实验数据可知:①当风速、夹角θ、扇叶形状一定时,___________片扇叶的风力发电机发电功率较大,②其他条件相同时,当夹角是 ___________时,发电机的发电功率最大;四片扇叶时,电阻R的最大功率为 ___________W。
(5)小明查阅资料了解到,在实际应用中,大型风力发电机的扇叶长达40m以上,由此他分析,风力一定时,可利用空间区域越大,蕴含的风能越多,因此风力发电机的发电功率还可能与 ___________有关。要更好地利用风能,扇叶必须安装在较高位置,为了减小塔架所受的压力,你认为制作扇叶的材料应具备哪些物理属性:___________。(写出一条即可)

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【推荐1】电与磁之间存在着相互联系,彰显物理现象的对称、统一之美。

(1)如图1所示,小明利用干电池、导线和小磁针进行实验;

①通电后小磁针发生偏转,断电后小磁针复位,表明通电导体周围存在____________

②若把图甲中的小磁针换成直导线并通电.发现两条通电导线之间存在相互作用力,原因可能是_____________(填字母);

A.电磁感应现象  B.磁场对电流的作用  C.电荷间的相互作用

(2)如图2小明利用如图所示装置“探究什么情况下磁可以生电”.开关闭合后,只有将金属棒AB在磁场中做_____________运动时,灵敏电流计指针才发生偏转,电路中产生电流.若要改变灵敏电流计偏转方向,可以改变导体AB运动方向,还可以改变磁场方向,人们利用这种现象制成了_____________(填“电动机”或“发电机”)。

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(1)他将金属棒AB紧贴金属支架向右滑动时,AB将产生电流,这种现象叫________ .同时,轻巧的金属棒CD会向右摆动,CD运动的道理与________ (选填“发电机”或“电动机”)的原理是相似的.
(2)如图保持AB不动,将甲磁铁向左移动,AB也会产生电流,电流的方向与前次________ (选填“相同”或“相反”),CD会向________ (选填“左”或“右”)摆动.
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(1)小明闭合开关,发现线圈不转,他用手轻轻转了一下线圈,电动机模型开始正常转动。线圈原来不转的原因是_______
(2)若要电动机转速加快,小明应将滑动变阻器的滑片向_______移动;
(3)接下来,小明把永磁铁换成图乙所示的电磁铁,并将电磁铁线圈的两个接线柱MN分别与电刷AB相连,使电磁铁线圈与电动机模型线圈并联后,合用一个电源。当对调接在电源正、负极上的导线时,电动机线圈转动的方向会不会改变?答:_______,理由是_______
(4)完成以上实验后,小明取下图甲中的电源换上小灯泡,在模型的转轴上绕上细线,如图丙所示,然后快速拉动细线,使线圈转动起来,结果小灯泡发光,此时这模型就相当于_______机。
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