Question

（2011?佛山）在如圖甲所示儲能電站中，蓄水池A中的水通過管道B推動水輪機帶動發(fā)電機發(fā)電．用電低峰時潛水泵把水從D池抽到A池．圖乙是儲能發(fā)電控制原理圖，水流接口與圖甲中的管道B的最低點接通．白天光控開關(guān)閉合，當(dāng)水的壓強大于ρh₂g時彈簧推動開關(guān)K使1和2兩點接通，在電磁繼電器作用下觸點3與5接通，電動水閘M打開，水流通過管道B推動發(fā)電機工作，夜晚光控開關(guān)斷開或白天水壓不足以推動開關(guān)K時，電動水閘M關(guān)閉，發(fā)電機停止工作．
（1）發(fā)電機發(fā)電過程中的能量轉(zhuǎn)化是

機械能轉(zhuǎn)化為電能

．
（2）請完成乙圖的電路連接．
（3）若圓柱形儲水池A的半徑為R，如圖甲所示，0點為整池水的重心，A池的頂部距最低點B的距離為H，OB兩點距離為h₁，池底與B點的距離為h₂，若發(fā)電機的效率為80%，A池裝滿一池水時，該發(fā)電設(shè)備一次能發(fā)多少電能？若一次發(fā)電時間為t，則發(fā)電機的發(fā)電功率為多少？（忽略水管直徑和發(fā)電機的大小，要求寫出推導(dǎo)過程，不要求代入具體數(shù)據(jù)計算）．

Answer 1

分析：①水力發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)化為電能．
②連接電路時要仔細(xì)分析題意．電源1給電動水閘供電，電源2給螺線管供電，光控開關(guān)控制螺線管中電流的通斷．
③發(fā)電機發(fā)電時將水的機械能轉(zhuǎn)化為電能．水流落下來帶動發(fā)電機發(fā)電，其中水的重力勢能的80%轉(zhuǎn)化為電能．
根據(jù)功率的定義式計算發(fā)電機的發(fā)電功率．

解答：解：（1）水流帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動發(fā)電，將機械能轉(zhuǎn)化為電能．
故答案為：機械能轉(zhuǎn)化為電能．
（2）①由題意知，觸點3與5接通，電動水閘M打開，電源1是電動水閘的供電系統(tǒng)，所以，電源1要與電動水閘串聯(lián)，保證觸電3與5接通時給電動水閘供電，如圖所示．
②電源2則是螺線管的供電系統(tǒng)，電源2與螺線管串聯(lián)．另外，電磁繼電器在白天光控開關(guān)閉合時才能工作，所以光控開關(guān)控制電磁繼電器，與電源2串聯(lián)，如圖所示．
故答案為：

（3）裝滿一池水的重力做功W=Gh₁=mgh₁=ρ_水Vgh₁=ρ_水πR²（H-h₂） gh₁
設(shè)備一次發(fā)電量W_電=W×80%=O.8ρ_水πR²（H-h₂） gh₁ 
發(fā)電機的電功率
P=

W電

t

=

0.8ρ水πR2(H-h2) gh1

t

答：該發(fā)電設(shè)備一次發(fā)電量為若一次發(fā)電時間為O.8ρ_水πR²（H-h₂） gh₁．發(fā)電機的發(fā)電功率為

0.8ρ水πR2(H-h2) gh1

t

．

點評：本題考查學(xué)生在生活實踐中物理知識的應(yīng)用，應(yīng)注意合理地構(gòu)建物理模型，靈活地選擇物理規(guī)律和公式解答問題．