高中 | 功率的概念与计算 题目答案及解析

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必修2

第七章 机械能守恒定律

7.3 功率

功率的概念与计算

巢湖观湖风电场是合肥市首个建成的风电项目,不仅填补了合肥市风力发电的空白,还能结合大电网供电,在一定程度上缓解了巢湖地区日益增长的用电负荷压力,推动了当地经济和绿色清洁能源的发展。如图所示,风力发电机的叶片半径为$R$。某段时间内该区域的风速大小为$v$,风恰好与叶片转动的圆面垂直,已知空气的密度为$\rho$,风力发电机的发电效率为$\eta$,下列说法正确的是$(\qquad)$

["

单位时间内通过叶片转动圆面的空气质量为$\\rho\\pi vR^{2}$

","

此风力发电机发电的功率为$\\dfrac{1}{2}\\rho\\pi v^{2}R^{2}\\eta$

","

若仅风速减小为原来的$\\dfrac{1}{2}$,发电的功率将减小为原来的$\\dfrac{1}{2}$

","

若仅风速增大为原来的$2$倍,发电的功率将增大为原来的$4$

"]
[["A"]]

$\rm A$、已知风速为$v$,则单位时间内通过叶片转动圆面的空气柱长度为$v$,所以单位时间内通过叶片转动圆面的空气质量为$m=\rho V=\rho\pi vR^{2}$,故$\rm A$错误;

$\rm B$、根据能量守恒可知,风的一部分动能转化为发电机发出的电能,而发电功率等于单位时间内转化为电能的那一部分动能,所以发电机发电功率为$P=\dfrac{1}{2}mv^{2}\eta=\dfrac{1}{2}\rho\pi v^{3}R^{2}\eta$,故$\rm B$错误;

$\rm CD$、根据发电功率表达式$P= \dfrac{1}{2}\rho\pi v^{3}R^{2}\eta$可知,$P$$v^{3}$成正比,则若仅风速减小为原来的$\dfrac{1}{2}$,发电的功率将减小为原来的$\dfrac{1}{8}$;若仅风速增大为原来的$2$倍,发电的功率将增大为原来的$8$倍,故$\rm CD$错误。

故选:$\rm A$

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