1.(2024·徐州)阅读短文,回答问题。
风杯式风速计
风是由于空气流动而产生的。风速是最基本的气象要素之一,生产生活中很多时候需要测量风速。如图甲所示,风杯式风速计是一种常用的风速测量仪器。其原理如图乙所示,风杯是半球形空心杯,三个风杯用夹角为120°的三根支架固定在竖直的转轴上。起风时,气流冲击风杯,风相对风杯的速度越大,冲击力越大。凹面迎风的风杯受到的风压大,凸面迎风的风杯由于风的绕流作用,受到的风压小。作用在三个风杯上的风压差使静止的风杯开始旋转,越转越快,当风速一定时,风杯转速增大到一定值时不再增大,此时风速和风杯转速的关系为$v = 2\pi Rbn$,其中$v$为风速,$n$为风杯转速(每秒转过的圈数),$R$为风杯转动半径,$b$为风速计常数。风杯的转轴连接一个电路板,转轴每转一圈都会使电路中产生一个短暂的电流,根据电流的周期可以算出风杯的转速,进而算出此时的风速。
(1)因为转轴的摩擦,风速较小时,风杯可能转不起来。适当______(增大/减小)支架的长度,可以提高风速计的灵敏度。
(2)如图乙所示,风从左边吹向风速计,则风杯旋转方向为______(顺/逆)时针。
(3)为什么当风速一定时,风杯转速增大到一定值时不再增大?______________________________。
(4)若一个风速计的风杯转动半径为0.2 m,风速计常数$b$为3,计算时$\pi\approx3$。某次测量风速时,电流—时间图像如图丙所示,则此时风速为______m/s。

风杯式风速计
风是由于空气流动而产生的。风速是最基本的气象要素之一,生产生活中很多时候需要测量风速。如图甲所示,风杯式风速计是一种常用的风速测量仪器。其原理如图乙所示,风杯是半球形空心杯,三个风杯用夹角为120°的三根支架固定在竖直的转轴上。起风时,气流冲击风杯,风相对风杯的速度越大,冲击力越大。凹面迎风的风杯受到的风压大,凸面迎风的风杯由于风的绕流作用,受到的风压小。作用在三个风杯上的风压差使静止的风杯开始旋转,越转越快,当风速一定时,风杯转速增大到一定值时不再增大,此时风速和风杯转速的关系为$v = 2\pi Rbn$,其中$v$为风速,$n$为风杯转速(每秒转过的圈数),$R$为风杯转动半径,$b$为风速计常数。风杯的转轴连接一个电路板,转轴每转一圈都会使电路中产生一个短暂的电流,根据电流的周期可以算出风杯的转速,进而算出此时的风速。
(1)因为转轴的摩擦,风速较小时,风杯可能转不起来。适当______(增大/减小)支架的长度,可以提高风速计的灵敏度。
(2)如图乙所示,风从左边吹向风速计,则风杯旋转方向为______(顺/逆)时针。
(3)为什么当风速一定时,风杯转速增大到一定值时不再增大?______________________________。
(4)若一个风速计的风杯转动半径为0.2 m,风速计常数$b$为3,计算时$\pi\approx3$。某次测量风速时,电流—时间图像如图丙所示,则此时风速为______m/s。
答案
1.(1)增大 (2)顺 (3)风杯的转动是风的动能转化成了风杯的机械能和由于摩擦产生的内能,当风速一定时,风的动能一定,由于摩擦力产生的内能基本不变,风杯的机械能不变,故风杯转速增大到一定值时不再增大 (4)7.2
2.(2024·扬州)阅读短文,回答问题。
2024年4月30日,全球最大压缩空气储能项目并网发电,这是我国新型储能技术应用的一个里程碑。
该项目工作原理如图所示,用电低谷时段,将电网多余的电能通过空气压缩机把空气压缩到地下盐穴中(地下盐层中的洞穴);用电高峰时段,将储存在盐穴中的高压空气释放,驱动空气膨胀机转动,连接发电机发电。
该工程就像一个“超级充电宝”,储存1度电最终能放出0.72度电,装机功率300兆瓦。每年发电量可达6亿度,能够保障超过20万户家庭用电需求。每年可节约标准煤约$1.9\times10^{8}$kg,减少二氧化碳排放约$4.9\times10^{8}$kg,可连续放电6小时,使用期长达40年。
(1)该项目储能过程中,电网中多余的电能通过电动机转化为______能,再通过空气压缩机转化为______能。
(2)换热器是将热流体的部分内能转移给冷流体的装置,常温高压空气在“换热器2”处______热。
(3)该项目每年节约的标准煤完全燃烧,释放______J的能量。(标准煤热值为$2.9\times10^{7}$J/kg)
(4)该项目的能量转换效率为______%。该项目每年发电6亿度,则消耗______亿度用电低谷时段电网的多余电能。(结果保留一位小数)
2024年4月30日,全球最大压缩空气储能项目并网发电,这是我国新型储能技术应用的一个里程碑。
该项目工作原理如图所示,用电低谷时段,将电网多余的电能通过空气压缩机把空气压缩到地下盐穴中(地下盐层中的洞穴);用电高峰时段,将储存在盐穴中的高压空气释放,驱动空气膨胀机转动,连接发电机发电。
该工程就像一个“超级充电宝”,储存1度电最终能放出0.72度电,装机功率300兆瓦。每年发电量可达6亿度,能够保障超过20万户家庭用电需求。每年可节约标准煤约$1.9\times10^{8}$kg,减少二氧化碳排放约$4.9\times10^{8}$kg,可连续放电6小时,使用期长达40年。
(1)该项目储能过程中,电网中多余的电能通过电动机转化为______能,再通过空气压缩机转化为______能。
(2)换热器是将热流体的部分内能转移给冷流体的装置,常温高压空气在“换热器2”处______热。
(3)该项目每年节约的标准煤完全燃烧,释放______J的能量。(标准煤热值为$2.9\times10^{7}$J/kg)
(4)该项目的能量转换效率为______%。该项目每年发电6亿度,则消耗______亿度用电低谷时段电网的多余电能。(结果保留一位小数)
答案
2.(1)机械 内 (2)吸 (3)$5.51×10^{15}$ (4)72 8.3
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