Question

17．長江三峽大壩水電工程是一座集防洪、發(fā)電、航運和供水等綜合利用的巨大水利水電工程．如圖1是大壩的俯視圖，如圖2是發(fā)電過程的示意圖．有關(guān)主要技術(shù)數(shù)據(jù)如表所示：

大壩高度/m	大壩長度/m	最高蓄水位/m	總庫容量/m3	平均流量m3/min
185	2335	175	4×1010	8.5×105

請你根據(jù)上述有關(guān)材料，解答下列問題：

（1）水流沖擊水輪機轉(zhuǎn)動并帶動發(fā)電機發(fā)電的過程中，實現(xiàn)了機械能最終轉(zhuǎn)化為電能的目的．
（2）蓄滿水時大壩底部受到水的壓強有多大？
（3）若水輪機就安裝在大壩的底部，那么每小時水流對水輪機所做的最大機械功為多少？
（4）若利用水流發(fā)電的效率為40%，發(fā)電機所能達到的最大輸出功率有多大？

Answer 1

分析 （1）判斷出該過程中消耗了哪種形式的能，進而又產(chǎn)生了哪種形式的能即可；
（2）根據(jù)液體壓強公式P=ρgh，將已知數(shù)值代入即可求出蓄水到最高蓄水位時大壩底部受到的水的壓強；
（3）根據(jù)功的計算公式W=FS推導出W=FS=Gh=ρgVh，然后即可求出答案；
（4）根據(jù)水流發(fā)電的效率為40%，利用由η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$求出W_有用，然后再利用功率的計算公式即可求出發(fā)電機組所能達到的最大功率

解答 解：（1）水電站的水輪機帶動發(fā)電機發(fā)電過程中，消耗水的機械能，產(chǎn)生電能，故是將水的機械能轉(zhuǎn)化為電能的過程；
（2）p=ρgh=1.0×10³kg/m³×9.8N/kg×175m=1.715×10⁶paW；
（3）每小時水的流量V=8.5×10⁵m³/min³×60min=5.1×10⁷m³
則W_總=Gh=ρgVh=1.0×10³kg/m³×5.1×10⁷m³×9.8N/kg×175m≈8.75×10¹³J；
（4）由η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%得：
W_有用=η×W_總=40%×8.75×10¹³J=3.5×10¹³J，
P=$\frac{{W}_{有用}}{t}$=$\frac{3.5×1{0}^{13}J}{3600s}$≈9.72×10⁹W．
答：（1）機械；電；
（2）蓄滿水時大壩底部受到水的壓強為1.715×10⁶pa；
（3）每小時水流對水輪機所做的最大機械功為8.75×10¹³J；
（4）發(fā)電機所能達到的最大輸出功率有是9.72×10⁹W．

點評 此題考查學生對液體壓強的計算，功的計算，功率的計算等知識點的理解和掌握，此題綜合性較強，難度不大，屬于中檔題．