Question

（6分）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)電機組，無論漲潮或落潮，海水經(jīng)過通道均可推動發(fā)電機組發(fā)電．有一所電站，發(fā)電機組在工作過程中能將20%的水能轉(zhuǎn)化為電能，平均功率達到1.8×l0⁴kW．該電站在某次漲潮前水庫的水量為l0⁶m³，漲潮后水庫的水量為7×l0⁶m³，并達到最高水位20m．漲潮過程中水流經(jīng)過通道的平均流量（單位時間內(nèi)通過的水的體積）Q為3×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最大是多少？
（2）水流推動發(fā)電機組持續(xù)發(fā)電多長時間？
（3）水流對發(fā)電機組做了多少功？

Answer 1

（1）水庫底部所受水的壓強最大是2.06×10⁵Pa；（2）水流推動發(fā)電機組持續(xù)發(fā)電2h；
（3）水流對發(fā)電機組做了6.48×10¹¹J功．

解析試題分析：（1）水庫底部所受水的最大壓強：p=ρgh=1.03×10³kg/m³×10N/kg×20m=2.06×10⁵Pa；
（2）進入水庫水的體積V=V₁﹣V₀=7×l0⁶m³﹣l0⁶m³=6×l0⁶m³，水流推動發(fā)電機組持續(xù)發(fā)電時間：
（3）由得，于發(fā)電機組在工作過程中獲得的電能W=Pt=1.8×l0⁴kW×2h=3.6×10⁴kW?h，
由于發(fā)電機組在工作過程中能將20%的水能轉(zhuǎn)化為電能，水流對發(fā)電機組做的功：==1.8×10⁵kW?h=6.48×10¹¹J．
答：（1）水庫底部所受水的壓強最大是2.06×10⁵Pa；（2）水流推動發(fā)電機組持續(xù)發(fā)電2h；（3）水流對發(fā)電機組做了6.48×10¹¹J功．
考點：液體的壓強的計算；功的計算；電功的計算。