Question

【題目】潮汐能是一種可再生的清潔能源。潮汐發(fā)電是在海灣或有潮汐的河口建筑一座水壩，形成水庫，如圖所示，水壩下方有通道，內(nèi)置水輪發(fā)電機(jī)組，無論漲潮或落潮，海水經(jīng)過通道均可推動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。有一所電站，發(fā)電機(jī)組在工作過程中能將20%的水能轉(zhuǎn)化為電能，平均功率達(dá)到1.8×104kW．該電站在某次漲潮前水庫的水量為2×106m3，漲潮后水庫的水量為7×106m3，并達(dá)到最高水位30m。漲潮過程中水流經(jīng)過通道的平均流量（單位時(shí)間內(nèi)通過的水的體積）Q為2×l06m3/h，海水密度為1.03×103kg/m3，那么在這次漲潮中：

（1）水庫底部所受水的壓強(qiáng)最大是多少？

（2）水流推動(dòng)發(fā)電機(jī)組持續(xù)發(fā)電多長時(shí)間？

（3）水流對發(fā)電機(jī)組做了多少功？

Answer 1

【答案】（1）3.09×105Pa（2）2.5h（3）8.1×1011J

【解析】

（1）水庫底部所受水的最大壓強(qiáng)：

p＝ρgh＝1.03×103kg/m3×10N/kg×30m＝3.09×105Pa；

（2）進(jìn)入水庫水的體積V＝V1﹣V0＝7×l06m3﹣2×l06m3＝5×l06m3，

水流推動(dòng)發(fā)電機(jī)組持續(xù)發(fā)電時(shí)間：

t＝＝＝2.5h。

（3）由P＝得，發(fā)電機(jī)組在工作過程中獲得的電能：

W＝Pt＝1.8×l04kW×2.5h＝4.5×104kWh，

由于發(fā)電機(jī)組在工作過程中能將20%的水能轉(zhuǎn)化為電能，

所以根據(jù)η＝可得，水流對發(fā)電機(jī)組做的功：

W水＝＝＝2.25×105kWh＝8.1×1011J。