风力发电已成为我国实现“双碳”目标的重要途径之一。如图所示…——2022 高考物理第 12 题答案解析

【答案】D

【解析】

【详解】AB．单位时间流过面积A 的流动空气体积为

$$ V _ { 0 } = A \nu $$

单位时间流过面积A 的流动空气质量为

$$ m _ { 0 } = \rho V _ { 0 } = \rho A \nu $$

单位时间流过面积A 的流动空气动能为

$$ { \frac { 1 } { 2 } } m _ { 0 } \nu ^ { 2 } = { \frac { 1 } { 2 } } \rho A \nu ^ { 3 } $$

风速在 $5 \sim 1 0 \mathrm { m / s }$ 范围内，转化效率可视为不变，可知该风力发电机 输出电功率与风速的三次方成正的比，AB 错误；

C．由于风力发电存在转化效率，若每天平均有 $1 . 0 \times 1 0 ^ { 8 } \mathrm { k W }$ 的风能资源，则每天发电量应满足

$$ E < 1 . 0 \times 1 0 ^ { 8 } \times 2 4 \mathrm { k W } \cdot \mathrm { h } = 2 . 4 { \times } 1 0 ^ { 9 } \mathrm { k W } \cdot \mathrm { h } $$

C 错误；

D．若风场每年有5000h风速在 $6 \sim 1 0 \mathrm { m / s }$ 的风能资源，当风速取最小值 $6 \mathrm { m } / \mathrm { s }$ 时，该发电机年发电量具有最小值，根据题意，风速为 $9 \mathrm { m } / \mathrm { s }$ 时，输出电功率为405kW ，风速在 $5 \sim 1 0 \mathrm { m / s }$ 范围内，转化效率可视为不变，可知风速为6m/s时，输出电功率为

$$ P = 6 ^ { 3 } \times \frac { 4 0 5 } { 9 ^ { 3 } } \mathrm { k W } = 1 2 0 \mathrm { k W } $$

则该发电机年发电量至少为

$$ E = P t = 1 2 0 \times 5 0 0 0 { \mathrm { k W } } \cdot { \mathrm { h } } = 6 . 0 \times 1 0 ^ { 5 } { \mathrm { k W } } \cdot { \mathrm { h } } $$

D 正确；

故选 D。