风能是一种环保型的可再生能源．据勘测，我国利用风力资源至少有2.53×105MW，所以风能是很有开发前途的

（1）1s内吹到风力发电机有效面积上空气的体积V=Sv₁
这些空气所具有的动能E_k=

1

2

ρVv₁²
风力发电机输出的电功率  P=

ηEK

t

=

ηρS v

2t

=2.6×10³W
（2）设带动传送带的电动机消耗电功率最大时通过它的电流为I，此时电动机输出功率为P_输出，皮带传送装置输出的机械功率为P_机械．
则I=

P电m

U额

=2.0A
P_输出=P_电m-I²R=480W
根据题意可知P_机械=

5

6

P_输出=400W
（3）设货箱在恒力作用下做匀加速直线运动的位移为s_x，上升的高度为h_x．
根据匀加速运动公式有s_x=

1

2

v₂t=0.50m，
根据几何关系解得h_x=0.20m
货箱在传送带上加速运动时，带动传送带运行的电动机需要消耗较大的电功率，所以在货箱加速过程中电动机如果不超过其允许消耗的最大功率，匀速运行过程中就不会超过其允许消耗的最大电功率
设货箱质量为m，货箱被加速的过程中其机械能增加量为E，由于货箱与传送带的摩擦产生的热量为Q．E=E_p+E_k=mgh_x+

1

2

mv₂²
设货箱与传送带之间的摩擦力为f，对于货箱在传送带上被加速的过程，
根据动能定理有 fs_x-mgh_x=

1

2

mv₂²．
在货箱加速运动过程中，传送带的位移s_带=v₂t=1.0m，所以货箱与传送带之间的相对位移△s=s_带-s_x=0.50m，根据功能关系Q=f?△s
联立解得Q=

mv22+2mghx

2sx

△s
为使电动机工作过程中不超过允许的最大值，应有E_p+E_k+Q小于等于P_机械t，即
mgh_x+

1

2

mv₂²+

mv22+2mghx

2sx

△s≤P_机械t
解得m＝

2P机械tsx

(v22+2ghx)(sx+△s)

≤80kg，即货箱质量不得大于80kg
答：（1）此风力发电机在风速v₁=10m/s时输出的电功率为2.6×10³W；
（2）皮带传送装置的电动机消耗电功率达到最大值时，皮带传送装置输出的机械功率为400W；
（3）货箱的质量不得大于80kg．