Question

潮汐能是一種有待開發(fā)新能源，利用漲、落潮位差，可以把潮汐勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能再通過水輪機(jī)發(fā)電。如圖所示為雙向型潮汐電站示意圖，在海灣建一攔水壩，使海灣與大海隔開構(gòu)成水庫(kù), 在壩上安裝水輪發(fā)電機(jī)組，利用潮汐造成的壩內(nèi)、外水位差, 引導(dǎo)高水位的海水通過水輪發(fā)電機(jī), 將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能。海水密度=1.010³ kg/m², g =10m/s²。

(1)試用圖中規(guī)定的符號(hào)，畫出漲潮和落潮時(shí)，海水雙向流動(dòng)的路徑。

   (2)已知某潮汐電站海灣水庫(kù)面積約2.510⁶ m², 假設(shè)電站的總能量轉(zhuǎn)換效率為10% ，該電站的年發(fā)電總量1.010⁷ kW·h ，電站發(fā)電功率為3.210³ kW。試推算出大壩兩側(cè)漲、落潮的平均潮差及日滿負(fù)荷工作的時(shí)間。

Answer 1

【解析】本題以潮汐能的開發(fā)利用為背景命題，考查學(xué)生運(yùn)用所學(xué)科分析和解決實(shí)際問題的綜合能力。

 (1)漲潮、落潮時(shí)海水雙向流動(dòng)的路徑應(yīng)從兩方面考慮：一是漲潮時(shí)海水從外海流向水庫(kù)(虛線所示), 落潮時(shí)海水從水庫(kù)流向外海(實(shí)線所示), 二是應(yīng)使水流從同一方向流過水輪機(jī)。海水雙向流動(dòng)的路徑如右圖。

 (2)設(shè)大壩兩側(cè)漲、落潮的平均潮差為h（m）。

每天海水漲、落兩次，雙向潮汐電站做功4次，由題意列式

 

其中W=1.010⁷10³3600=3.610¹³J,  1.010³2.510⁶h=2.510⁹ h (kg),

將數(shù)據(jù)代入式, 求得 h = 4.4m 。

設(shè)每日滿負(fù)荷工作的時(shí)間為t 小時(shí)）。由題意列式   

其中W=1.010⁷ kW·h ，P=3.210³ kW,   將數(shù)據(jù)代入式, 求得 t =8.6h

【點(diǎn)評(píng)】利用漲、落潮位差發(fā)電，應(yīng)從漲潮、落潮兩方面考慮.。推算出大壩兩側(cè)漲、落潮的平均潮差及日滿負(fù)荷工作的時(shí)間, 要注意選擇合適的物理規(guī)律, 在運(yùn)算中各物理量要統(tǒng)一采用SI制單位。

【錯(cuò)解剖析】學(xué)生解題中常見錯(cuò)誤是：只畫出了落潮時(shí)海水從水庫(kù)流向外海的一條線路,  漏掉海水從外海流向水庫(kù)的一條線路。計(jì)算漲潮、落潮時(shí)海水重力做功時(shí)誤用h作為重心降低高度.  避錯(cuò)技巧：在平時(shí)應(yīng)關(guān)注生產(chǎn)、生活中的實(shí)際問題，用學(xué)到的知識(shí)去分析解釋它，對(duì)一些疑難點(diǎn)，可與同學(xué)一起討論或者請(qǐng)教老師，也可以通過閱讀相關(guān)科普資料來擴(kuò)展自己的知識(shí)面。