（15分）今年3月我国北方地区遭遇了近10年来最严重的沙尘暴天气．现把沙尘上扬后的情况简化为如下情景：为竖直向上的风速，沙尘颗粒被扬起后悬浮在空中（不动）．这时风对沙尘的作用力相当于空气不动而沙尘以速度竖直向下运动时所受的阻力．此阻力可用下式表达其中为一系数，为沙尘颗粒的截面积，为空气密度．

（1）若沙粒的密度 ，沙尘颗粒为球形，半径，地球表面处空气密度，，试估算在地面附近，上述的最小值．

（2）假定空气密度随高度的变化关系为，其中为处的空气密度，为一常量，，试估算当时扬沙的最大高度．（不考虑重力加速度随高度的变化）

根据光的散射知识我们知道，从太阳发出的白光在空中经微粒散射后射向地面，在地面上的人看天空时，看到的是散射光．如果空中的微粒直径比光的波长小得多，散射光的强度跟光的波长的四次方成反比．在白天雨过天晴后，由于空中的微粒很小，太阳发出的可见光中蓝、紫光的波长最短，被散射得最明显，所以看到的天空呈蓝色，当空中悬浮的微粒直径d与入射光的波长l之比d/l＞0.5时，不同色光的散射强度与波长关系不大，所以在空中悬浮微粒较大时，即使是在晴好的白天我们也很难看到蓝天．晴天的条件下发生沙尘暴时，我们不能看到蓝天，就是这个原因．

（1）若在晴朗的白天出现了沙尘天气，使得天空不再呈蔚蓝色，设可见光的平均波长为5.0×10^-7m，求沙尘天气时空中悬浮微粒的直径至少多大？

（2）沙尘暴使空气中的悬浮微粒的最高浓度达到5.8×10^-6kg/m³，悬浮微粒的密度为2.0×10³kg/m³，其中悬浮微粒的直径小于10^-7m的称为“可吸入颗粒物”，对人体的危害最大，北京地区出现上述沙尘暴时，设悬浮微粒中总质量的1/50为可吸入颗粒物，并认为所有可吸入颗粒物的平均直径为5.0×10^-8m，求1.0cm³的空气中所含可吸入颗粒物的数量是多少？（计算时把可吸入颗粒物视为球形，计算结果保留1位有效数字）

（3）没有沙尘暴时，风能是可以利用的清洁能源，利用风力发电机发电就是利用风能的有效途径，已知风力发电机将空气的动能转化为电能的效率为40％，空气的密度为1.3kg/m³，某风力发电机风车的有效受风面积为5.0m²，此风力发电机在风速为10m/s时的输出电功率为多大？

根据光的散射知识我们知道，从太阳发出的白光在空中经微粒散射后射向地面，在地面上的人看天空时，看到的是散射光．如果空中的微粒直径比光的波长小得多，散射光的强度跟光的波长的四次方成反比．在白天雨过天晴后，由于空中的微粒很小，太阳发出的可见光中蓝、紫光的波长最短，被散射得最明显，所以看到的天空呈蓝色，当空中悬浮的微粒直径d与入射光的波长l之比d/l＞0.5时，不同色光的散射强度与波长关系不大，所以在空中悬浮微粒较大时，即使是在晴好的白天我们也很难看到蓝天．晴天的条件下发生沙尘暴时，我们不能看到蓝天，就是这个原因．

（1）若在晴朗的白天出现了沙尘天气，使得天空不再呈蔚蓝色，设可见光的平均波长为5.0×10^-7m，求沙尘天气时空中悬浮微粒的直径至少多大？

（2）沙尘暴使空气中的悬浮微粒的最高浓度达到5.8×10^-6kg/m³，悬浮微粒的密度为2.0×10³kg/m³，其中悬浮微粒的直径小于10^-7m的称为“可吸入颗粒物”，对人体的危害最大，北京地区出现上述沙尘暴时，设悬浮微粒中总质量的1/50为可吸入颗粒物，并认为所有可吸入颗粒物的平均直径为5.0×10^-8m，求1.0cm³的空气中所含可吸入颗粒物的数量是多少？（计算时把可吸入颗粒物视为球形，计算结果保留1位有效数字）

（3）没有沙尘暴时，风能是可以利用的清洁能源，利用风力发电机发电就是利用风能的有效途径，已知风力发电机将空气的动能转化为电能的效率为40％，空气的密度为1.3kg/m³，某风力发电机风车的有效受风面积为5.0m²，此风力发电机在风速为10m/s时的输出电功率为多大？

由于对生态环境的破坏，地表土裸露，大片土地沙漠化，加上春季干旱少雨，所以近年来我国北方地区3、4月份扬尘天气明显增多，特别是2002年的3月份，由于南下的冷空气所带来的大风，席卷了我国从新疆到沿海的北方大部分地区，出现罕见的沙尘暴天气．据环保部门测定，在北京地区沙尘暴严重时，最大风速达到12m/s，同时大量的微粒在空中悬浮．

根据光的散射知识我们知道，从太阳发出的白光在空中经微粒散射后射向地面，在地面上的人看天空时，看到的是散射光．如果空中的微粒直径比光的波长小得多，散射光的强度跟光的波长的四次方成反比．在白天雨过天晴后，由于空中的微粒很小，太阳发出的可见光中蓝、紫光的波长最短，被散射得最明显，所以看到的天空呈蓝色，当空中悬浮的微粒直径d与入射光的波长l之比d/l＞0.5时，不同色光的散射强度与波长关系不大，所以在空中悬浮微粒较大时，即使是在晴好的白天我们也很难看到蓝天．晴天的条件下发生沙尘暴时，我们不能看到蓝天，就是这个原因．

（1）若在晴朗的白天出现了沙尘天气，使得天空不再呈蔚蓝色，设可见光的平均波长为5.0×10^-7m，求沙尘天气时空中悬浮微粒的直径至少多大？

（2）沙尘暴使空气中的悬浮微粒的最高浓度达到5.8×10^-6kg/m³，悬浮微粒的密度为2.0×10³kg/m³，其中悬浮微粒的直径小于10^-7m的称为“可吸入颗粒物”，对人体的危害最大，北京地区出现上述沙尘暴时，设悬浮微粒中总质量的1/50为可吸入颗粒物，并认为所有可吸入颗粒物的平均直径为5.0×10^-8m，求1.0cm³的空气中所含可吸入颗粒物的数量是多少？（计算时把可吸入颗粒物视为球形，计算结果保留1位有效数字）

（3）没有沙尘暴时，风能是可以利用的清洁能源，利用风力发电机发电就是利用风能的有效途径，已知风力发电机将空气的动能转化为电能的效率为40％，空气的密度为1.3kg/m³，某风力发电机风车的有效受风面积为5.0m²，此风力发电机在风速为10m/s时的输出电功率为多大？