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2010年11月5日，在新疆召開的“引渤入疆”（指引渤海水進入新疆）研討會，引起了全國輿論的廣泛關注．其中一個方案是：從天津取水，由黃旗海-庫布齊沙漠-毛烏素沙漠-騰格里沙漠-烏蘭布和沙漠-巴丹吉林沙漠，走河西走廊，經疏勒河自流進入羅布泊．此路徑中最高海拔約為1200m，從羅布泊到下游的艾丁湖，又有近1000m的落差．此方案是否可行，涉及到環(huán)境、能源、技術等多方面的因素．下面我們僅從能量角度來分析這個方案．
取重力加速度g=10m/s2，水的密度 ρ1=1.0×103kg/m3．
（1）通過管道提升海水，電能的利用率η1=60%，將1噸海水提升到海拔1200m，需要耗多少電能？利用水的落差發(fā)電，發(fā)電效率也為η1=60%，在1000m的落差中1噸水可以發(fā)多少電能？
（2）如果每年調4×109m3海水入疆，盡管利用落差發(fā)的電可以全部用來提升海水，但還需要額外提供多少電能．
（3）額外需要的電能可從三峽水電站輸送．已知三峽水電站水庫面積約1.0×109m2，年平均流量Q=5.0×1011m3，水庫水面與發(fā)電機所在位置的平均高度差h=100m，發(fā)電站的發(fā)電效率η1=60%． 求：在一年中“引渤入疆”工程額外需要的電能占三峽電站發(fā)電量的比例．
分析：利用海水的獲得的重力勢能和電能利用率可求所耗電能，以及海水可發(fā)的電能；
求出將一噸海水輸送到艾丁湖，額外需要耗電，從而求解；
根據三峽水電站的年發(fā)電E=ηQghρ1，求出三峽水電站年發(fā)電量，從而求解
解答：解：（1）將一噸海水提升到海拔1200米，重力勢能增加：EP=mgh=1.2×107J
由于電能的利用率為60%，所以需要耗電：E1=
EP
0.6
=
1.2×107
0.6
=2×107J
一噸水可以發(fā)電：E2=mgh2η1
代入數據得：E2=6×106J；
（2）將一噸海水輸送到艾丁湖，額外需要耗電：△E=E1-E2=2×107-6×106=1.4×107J
每年從渤海灣調4×109m3海水入疆需要額外用電：
△E′=4×109×△E=4×109×1.4×107=5.6×1016J 
（3）三峽水電站的年發(fā)電：E=η1Qghρ1
代入數據解得：E=3×1017J       
引渤入疆”工程需要的電能占三峽電站發(fā)電量的比例為：
△E′
E
=
5.6×1016
3×1017
=18.7%
答：（1）需要耗電能2×107J，可以發(fā)電6×106J；
（2）還需要額外提供5.6×1016J 電能
（3）在一年中“引渤入疆”工程額外需要的電能占三峽電站發(fā)電量的比例為18.7%
點評：本題為能量的實際綜合應用，計算量偏大，題目難度適中．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源：北京市西城區(qū)2011屆高三二模理綜物理試題 題型：038

2010年11月5日，在新疆召開的“引渤入疆”(指引渤海水進入新疆)研討會，引起了全國輿論的廣泛關注．其中一個方案是：從天津取水，由黃旗海一庫布齊沙漠一毛烏素沙漠一騰格里沙漠一烏蘭布和沙漠～巴丹吉林沙漠，走河西走廊，經疏勒河自流進入羅布泊．此路徑中最高海拔約為1200 m，從羅布泊到下游的艾丁湖，又有近1000 m的落差．此方案是否可行，涉及到環(huán)境、能源、技術等多方面的因素．下面我們僅從能量角度來分析這個方案．

取重力加速度g＝10 m/s2，水的密度ρ1＝1.0×103 kg/m3．

(1)通過管道提升海水，電能的利用率η1＝60％，將1噸海水提升到海拔1200 m，需要耗多少電能？利用水的落差發(fā)電，發(fā)電效率也為η1＝60％，在1000 m的落差中1噸水可以發(fā)多少電能？

(2)如果每年調4×109 m3海水入疆，盡管利用落差發(fā)的電可以全部用來提升海水，但還需要額外提供電能．

(ⅰ)額外需要的電能可從三峽水電站輸送．已知三峽水電站水庫面積約1.0×109 m2，年平均流量Q＝5.0×1011 m3，水庫水面與發(fā)電機所在位置的平均高度差h＝100 m，發(fā)電站的發(fā)電效率η1＝60％．求在一年中“引渤入疆”工程額外需要的電能占三峽電站發(fā)電量的比例．

(ⅱ)我國西北地區(qū)風能充足，額外需要的電能也可通過風力發(fā)電來解決．通過風輪機一個葉片旋轉一周掃過面積的最大風能為可利用風能．取空氣密度ρ2＝1.25 kg/m3．某風力發(fā)電機的發(fā)電效率η2＝40％，其風輪機一個葉片旋轉一周掃過的面積S＝400 m2．某地區(qū)風速不低于v＝10 m/s的時間每年約為5500小時(合2.0×107 s)．

求在該地區(qū)最多建多少臺這樣的風力發(fā)電機就能滿足“引渤入疆”工程額外需要的電能？

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科目：高中物理 來源：2010-2011學年北京市西城區(qū)高三二模理科綜合物理部分 題型：計算題

2010年11月5日，在新疆召開的“引渤入疆”（指引渤海水進入新疆）研討會，引起了全國輿論的廣泛關注。其中一個方案是：從天津取水，由黃旗海一庫布齊沙漠一毛烏素沙漠一騰格里沙漠一烏蘭布和沙漠～巴丹吉林沙漠，走河西走廊，經疏勒河自流進入羅布泊。此路徑中最高海拔約為1200m，從羅布泊到下游的艾丁湖，又有近1000m的落差。此方案是否可行，涉及到環(huán)境、能源、技術等多方面的因素。下面我們僅從能量角度來分析這個方案。

    取重力加速度g=10m／s2，水的密度。

（1）通過管道提升海水，電能的利用率=60％，將1噸海水提升到海拔1200m，需要耗多少電能?利用水的落差發(fā)電，發(fā)電效率也為=60％，在1000m的落差中1噸水可以發(fā)多少電能?

 （2）如果每年調4×109m3海水入疆，盡管利用落差發(fā)的電可以全部用來提升海水，但還需要額外提供電能。

（i）額外需要的電能可從三峽水電站輸送。已知三峽水電站水庫面積約1．0×109m2，年平均流量Q=5．0×1011m3，水庫水面與發(fā)電機所在位置的平均高度差h=100m，發(fā)電站的發(fā)電效率=60%。求在一年中“引渤入疆”工程額外需要的電能占三峽電站發(fā)電量的比例。

（ii）我國西北地區(qū)風能充足，額外需要的電能也可通過風力發(fā)電來解決。通過風輪機一個葉片旋轉一周掃過面積的最大風能為可利用風能。取空氣密度=1．25kg／m3。某風力發(fā)電機的發(fā)電效率=40%，其風輪機一個葉片旋轉一周掃過的面積S=400m2。某地區(qū)風速不低于=l0m／s的時間每年約為5500小時（合2．0×107s）。

求在該地區(qū)最多建多少臺這樣的風力發(fā)電機就能滿足“引渤入疆”工程額外需要的電能?

 

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科目：高中物理 來源：北京模擬題 題型：計算題

2010年11月5日，在新疆召開的“引渤入疆”（指引渤海水進入新疆）研討會，引起了全國輿論的廣泛關注。其中一個方案是：從天津取水，由黃旗海-庫布齊沙漠-毛烏素沙漠-騰格里沙漠-烏蘭布和沙漠-巴丹吉林沙漠，走河西走廊，經疏勒河自流進入羅布泊。此路徑中最高海拔約為1200m，從羅布泊到下游的艾丁湖，又有近1000m的落差。此方案是否可行，涉及到環(huán)境、能源、技術等多方面的因素。下面我們僅從能量角度來分析這個方案。取重力加速度g=10m/s2，水的密度ρ1＝1.0×103kg/m3。
（1）通過管道提升海水，電能的利用率η1=60%，將1噸海水提升到海拔1200m，需要耗多少電能？利用水的落差發(fā)電，發(fā)電效率也為η1=60%，在1000m的落差中1噸水可以發(fā)多少電能？
（2）如果每年調4×109m3海水入疆，盡管利用落差發(fā)的電可以全部用來提升海水，但還需要額外提供電能。
（i）額外需要的電能可從三峽水電站輸送。已知三峽水電站水庫面積約1.0×109m2，年平均流量Q=5.0×1011m3，水庫水面與發(fā)電機所在位置的平均高度差h=100m，發(fā)電站的發(fā)電效率η1=60%。求：在一年中“引渤入疆”工程額外需要的電能占三峽電站發(fā)電量的比例。
（ii）我國西北地區(qū)風能充足，額外需要的電能也可通過風力發(fā)電來解決。通過風輪機一個葉片旋轉一周掃過面積的最大風能為可利用風能。取空氣密度ρ2＝1.25kg/m3。某風力發(fā)電機的發(fā)電效率η2=40%，其風輪機一個葉片旋轉一周掃過的面積S=400m2。某地區(qū)風速不低于υ=10m/s的時間每年約為5500小時（合2.0 ×107s ）。 求：在該地區(qū)建多少臺這樣的風力發(fā)電機才能滿足“引渤入疆”工程額外需要的電能？

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

2010年11月5日，在新疆召開的“引渤入疆”(指引渤海水進入新疆)研討會，引起了全國輿論的廣泛關注。其中一個方案是：從天津取水，由黃旗�！獛觳箭R沙漠—毛烏素沙漠—騰格里沙漠—烏蘭布和沙漠—巴丹吉林沙漠，走河西走廊，經疏勒河自流進入羅布泊。此路徑中最高海拔約為1200m，從羅布泊到下游的艾丁湖，又有近1000m的落差。此方案是否可行，涉及到環(huán)境、能源、技術等多方面的因素。下面我們僅從能量角度來分析這個方案。取重力加速度g=10m/s2，水的密度ρ1＝1.0×103kg/m3。

（1）通過管道提升海水，電能的利用率η1=60%，將1噸海水提升到海拔1200m，需要耗多少電能？利用水的落差發(fā)電，發(fā)電效率也為η1=60%，在1000m的落差中1噸水可以發(fā)多少電能？

（2）如果每年調4×109m3海水入疆，盡管利用落差發(fā)的電可以全部用來提升海水，但還需要額外提供電能。

（i）額外需要的電能可從三峽水電站輸送。已知三峽水電站水庫面積約1.0×109m2，年平均流量Q = 5.0×1011m3，水庫水面與發(fā)電機所在位置的平均高度差h=100m，發(fā)電站的發(fā)電效率η1=60%。求在一年中“引渤入疆”工程額外需要的電能占三峽電站發(fā)電量的比例。

（ii）我國西北地區(qū)風能充足，額外需要的電能也可通過風力發(fā)電來解決。通過風輪機一個葉片旋轉一周掃過面積的最大風能為可利用風能。取空氣密度ρ2＝1.25kg/m3。某風力發(fā)電機的發(fā)電效率η2=40%，其風輪機一個葉片旋轉一周掃過的面積S=400m2。某地區(qū)風速υ=10m/s的時間每年約為5500小時( 合2.0 × 10 7s )。求在該地區(qū)建多少臺這樣的風力發(fā)電機才能滿足“引渤入疆”工程額外需要的電能？

 

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