（2012•海淀区二模）大风可能给人们的生产和生活带来一些危害，同时风能也是可以开发利用的清洁能源．

来源：学生作业帮编辑：灵鹊做题网作业帮分类：物理作业时间：2024/05/03 21:45:49

（2012•海淀区二模）大风可能给人们的生产和生活带来一些危害，同时风能也是可以开发利用的清洁能源．
（1）据北京市气象台监测显示，2012年3月23日北京刮起了今年以来最大的风，其短时风力达到近十级．在海淀区某公路旁停放的一辆小轿车被大风吹倒的数字信息亭砸中，如图甲所示．已知该信息亭形状为长方体，其高度为h，底面是边长为l的正方形，信息亭所受的重力为G，重心位于其几何中心．
①求大风吹倒信息亭的过程中，至少需要对信息亭做多少功；
②若已知空气密度为ρ，大风的风速大小恒为v，方向垂直于正常直立的信息亭的竖直表面，大风中运动的空气与信息亭表面作用后速度变为零．求信息亭正常直立时，大风给它的对时间的平均作用力为多大．
（2）风力发电是利用风能的一种方式，风力发电机可以将风能（气流的动能）转化为电能，其主要部件如图乙所示．已知某风力发电机风轮机旋转叶片正面迎风时的有效受风面积为S，运动的空气与受风面作用后速度变为零，风力发电机将风能转化为电能的效率和空气密度均保持不变．当风速为v且风向与风力发电机受风面垂直时，风力发电机输出的电功率为P．求在同样的风向条件下，风速为

（1）①信息亭被大风吹倒的过程中，其重心上升的最大高度为
△h=
1
2(
h2+l2−h)
当信息亭重心最高时速度为零，风对信息亭所做的功最少．设风吹倒信息亭至少做的功为W，由动能定理，有 W-G△h=0
解得 W=
1
2G(
h2+l2−h)
②在△t时间内垂直于信息亭表面吹来的风的空气质量为△m=ρhlv△t
设信息亭对空气的作用力为F，由动量定理，有-F△t=0-ρhlv²△t
解得 F=ρhlv²
根据牛顿第三定律可知，大风（空气）对信息亭的作用力
F′=F=ρhlv²
（2）单位时间内垂直吹向旋转叶片有效受风面积的空气的质量为m=ρSv
这些空气所具有的动能为 E_k=
1
2ρSv³
设风力发电机将风能转化为电能的效率为k，则风力发电机输出的电功率为
P=kE_k=
1
2kρSv³
当风速为
v
2时输出的电功率 P′＝
1
2kρS(
v
2)3＝
1
8P
若风向改变，可以调整风车的叶面朝向，使叶面与风速垂直，风力发电机更多地接受风能；风大时可以让风力发电机将多余的电能给蓄电池充电，把电能储存起来，发电机输出功率变小时用蓄电池辅助供电等．
答；（1）①大风吹倒信息亭的过程中，至少需要对信息亭做功
1
2G(
h2+l2−h)；
②信息亭正常直立时，大风给它的平均作用力为ρhlv²．
（2）发电机输出的电功率为
1
8P．

（2012•海淀区二模）大风可能给人们的生产和生活带来一些危害，同时风能也是可以开发利用的清洁能源．（2013•海淀区二模）人类的生产和生活都离不开金属．（2014•昌平区二模）电能的利用给人们的生产、生活带来了很多方便，但如果使用不当也会带来危害，下列做法中不正确的是（（2012•石景山区一模）丙烷在燃烧时能放出大量的热，它也是液化石油气的主要成分，作为能源应用于人们的日常生产和生活．（2013•息县二模）使用硬水会给生活和生产带来许多麻烦．在日常生活中人们常用______方法来降低水的硬度．如果想知道分析农产品价格大幅度上涨给人们生活生产可能带来的经济影响. （2011•牡丹江）太阳能是人类能源的宝库，它清洁无污染、使用安全，在生产和生活中有许多应用．（2014•淄博）近年来，我国多地多次发生严重的雾霾天气，给人们生产、生活带来极大的危害，改善环境的呼声日益高涨．下列行食品价格上涨给人们带来的生产生活的影响连续24小时的暴雨可能给人民生产和生活带来的影响石油的开采给西亚地区人们的生产和生活带来了哪些变化深圳的地形特点是什么? 这种地形给人们带来生产和生活的影响?