Question

（2011?佛山）在如圖甲所示儲能電站中，蓄水池A中的水通過管道B推動水輪機帶動發電機發電．用電低峰時潛水泵把水從D池抽到A池．圖乙是儲能發電控制原理圖，水流接口與圖甲中的管道B的最低點接通．白天光控開關閉合，當水的壓強大于ρh₂g時彈簧推動開關K使1和2兩點接通，在電磁繼電器作用下觸點3與5接通，電動水閘M打開，水流通過管道B推動發電機工作，夜晚光控開關斷開或白天水壓不足以推動開關K時，電動水閘M關閉，發電機停止工作．
（1）發電機發電過程中的能量轉化是

機械能轉化為電能

．
（2）請完成乙圖的電路連接．
（3）若圓柱形儲水池A的半徑為R，如圖甲所示，0點為整池水的重心，A池的頂部距最低點B的距離為H，OB兩點距離為h₁，池底與B點的距離為h₂，若發電機的效率為80%，A池裝滿一池水時，該發電設備一次能發多少電能？若一次發電時間為t，則發電機的發電功率為多少？（忽略水管直徑和發電機的大小，要求寫出推導過程，不要求代入具體數據計算）．

Answer 1

分析：①水力發電機將機械能轉化為電能．
②連接電路時要仔細分析題意．電源1給電動水閘供電，電源2給螺線管供電，光控開關控制螺線管中電流的通斷．
③發電機發電時將水的機械能轉化為電能．水流落下來帶動發電機發電，其中水的重力勢能的80%轉化為電能．
根據功率的定義式計算發電機的發電功率．

解答：解：（1）水流帶動發電機轉動發電，將機械能轉化為電能．
故答案為：機械能轉化為電能．
（2）①由題意知，觸點3與5接通，電動水閘M打開，電源1是電動水閘的供電系統，所以，電源1要與電動水閘串聯，保證觸電3與5接通時給電動水閘供電，如圖所示．
②電源2則是螺線管的供電系統，電源2與螺線管串聯．另外，電磁繼電器在白天光控開關閉合時才能工作，所以光控開關控制電磁繼電器，與電源2串聯，如圖所示．
故答案為：

（3）裝滿一池水的重力做功W=Gh₁=mgh₁=ρ_水Vgh₁=ρ_水πR²（H-h₂） gh₁
設備一次發電量W_電=W×80%=O.8ρ_水πR²（H-h₂） gh₁ 
發電機的電功率
P=

W電

t

=

0.8ρ水πR2(H-h2) gh1

t

答：該發電設備一次發電量為若一次發電時間為O.8ρ_水πR²（H-h₂） gh₁．發電機的發電功率為

0.8ρ水πR2(H-h2) gh1

t

．

點評：本題考查學生在生活實踐中物理知識的應用，應注意合理地構建物理模型，靈活地選擇物理規律和公式解答問題．