問題詳情：
如圖*所示，是*蘇如東風力發電廠的外景，該場是*目前建設規模最大的風電基地，小明在參觀了發電場後，對風力發電機產生了濃厚的興趣．
風力發電機發電時的輸出功率和哪些因素有關呢？對這一問題，他做了如下猜想：
①風力發電機的輸出功率可能與風速有關．
②風力發電機的輸出功率可能與葉片的傾角有關．
（1）請你也提出一個猜想：
③風力發電機的輸出功率可能與 有關．
為了探究風力發電機的輸出功率是否與風速有關，小明設計瞭如下實驗步驟：①如圖乙，將風葉安裝在風車底座上，把線的一端固定在風車轉軸上，另一端繫上鈎碼．②在風車正前方1米處放置電風扇，將電風扇的風速調到1擋位，用秒錶記錄提升鈎碼到A點所需的時間．③將電風扇換到2、3擋位，重複以上實驗，並將數據記錄在表格中．（注：電風扇擋位越高，風速越大）
表一：
電風扇擋位 | 鈎碼的質量（克） | 提升鈎碼到A點的時間（秒） |
1 | 50 | 15 |
2 | 50 | 13 |
3 | 50 | 10 |
請你回答：
（2）這個實驗是通過測量 來比較風車輸出功率的大小．
（3）通過實驗可以得到的結論是： ．
為了進一步研究風力發電機，他又從電廠查到一台1500kW的發電機組的相關數據：
表二：輸出功率與風速的關係
風速（m/s） | 5 | 10 | 15 | 20 |
輸出功率（kW） | 80 | 720 | 1500 | 1100 |
表三：不同風速下風力發電機每秒獲得的風能：
風速（m/s） | 5 | 10 | 15 | 20 |
1s獲得的能量 | 15 | 120 | 405 | 350 |
（4）風能是清潔能源，也是 （選填“可再生”或“不可再生”）能源．風力發電機的工作原理是 ．
（5）風速為10m/s時，這台發電機的發電效率為 ．
【回答】
【考點】控制變量法與探究*實驗方案．
【分析】（1）風速、葉片的傾角、葉片的材料以及葉片的表面積都可以影響發電機的輸出功率；
（2）因風車輸出的功率為提升重物的功率，要求提升重物的功率可以由P=
=
=mgv來求；而知道提升時間即可以得出提升物體的速度，則可比較風車的輸出功率大小．
（3）分析表一中數據，電風扇檔位越高，風速越大，提升鈎碼到A點的時間越短，據此得出結論．
（4）風能是可再生能源，發電機的製作原理是電磁感應現象，即發電過程是將機械能轉化為電能的過程．
（5）從表格數據得出風速為10m/s時，1s內獲得的能量，求出風車工作1h獲得的能量（總能量）；再求出風車工作1h產生的電能（有用能量）；利用效率公式求風車發電的效率．
【解答】解：（1）風葉的材料不同，可以影響發電機的輸出功率，如組成風葉的材料越輕，則越易轉動；同時若風葉的表面積不同，則風葉獲得的能量不同，也可影響輸出功率等．
（2）因提升高度要同，則由h=Vt可知，通過提升時間，可知提升的速度大小，則由P=
=
=mgv可知輸出功率的大小，故比較提升時間可知功率大小．
（3）分析表一數據可見，在提升鈎碼質量相同的情況下，風速越大，提升鈎碼到A點的時間越短，風車的輸出功率越大．
（4）風能是一種很清潔的可再生能源，資源豐富，無污染；風力發電將風能轉化為電能，發電機是通過運動產生電能，即是利用電磁感應現象的原理製成的．
（5）風速為10m/s時，1s內獲得的能量為120×104J，
風車工作1h獲得的能量：
W總=120×104J×3600s=4.32×109J，
風車工作1h產生的電能：
W電=720kw×1h=720kw•h=2.592×109J，
風車發電的效率：η=
×100%=
×100%=60%．
故*為：（1）葉片面積；（2）砝碼上升時間的長短；（3）風力發電機的輸出功率與風速有關，風速越大輸出功率越大；（4）可再生；電磁感應；（5）60%．
知識點：各地中考
題型：實驗,探究題
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