Question

潮汐能是一種有待開發(fā)新能源，利用漲、落潮位差，可以把潮汐勢能轉(zhuǎn)化為動能再通過水輪機(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，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ρ=1.0×10³kg/m²，g=10m/s²．
（1）試用圖中規(guī)定的符號，畫出漲潮和落潮時，海水雙向流動的路徑．
（2）已知某潮汐電站海灣水庫面積約2.5×10⁶m²，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1.0×10⁷kW?h，電站發(fā)電功率為3.2×10³kW．試推算出大壩兩側(cè)漲、落潮的平均潮差及日滿負(fù)荷工作的時間．

Answer 1

分析：水流減小的重力勢能轉(zhuǎn)化為電能，根據(jù)能量守恒定律列式求解即可．

解答：解：（1）漲潮、落潮時海水雙向流動的路徑應(yīng)從兩方面考慮：
一是漲潮時海水從外海流向水庫（虛線所示），落潮時海水從水庫流向外海（實線所示）；
二是應(yīng)使水流從同一方向流過水輪機(jī)．海水雙向流動的路徑如圖．

（2）設(shè)大壩兩側(cè)漲、落潮的平均潮差為h；
每天海水漲、落兩次，雙向潮汐電站做功4次，由題意列式W=(mg

h

2

)×4×0.1×365 ①
其中W=1.0×10⁷×10³×3600=3.6×10¹³J，m=ρSh=1.0×10³×2．5×10⁶h=2．5 10⁹ h （kg），
將數(shù)據(jù)代入①式，求得 h =4.4m．
設(shè)每日滿負(fù)荷工作的時間為t 小時，由題意列式 W=P×365t ②
其中W=1.0×10⁷ kW?h，P=3.2×10³ kW，
將數(shù)據(jù)代入②式，求得 t =8.6h
答：（1）如圖所示；
（2）大壩兩側(cè)漲、落潮的平均潮差為4.4m，日滿負(fù)荷工作的時間為8.6h．

點評：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)科分析和解決實際問題的綜合能力．