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, 將機械能轉(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，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2.510⁶ 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)荷工作的時間。

Answer 1

（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。海水雙向流動的路徑如右圖。
（2）t =8.6h

本題以潮汐能的開發(fā)利用為背景命題，考查學(xué)生運用所學(xué)科分析和解決實際問題的綜合能力。
(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。海水雙向流動的路徑如右圖。
(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
 1
其中W=1.010⁷10³3600=3.610¹³J, 1.010³2.510⁶h=2.510⁹ 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   2
其中W=1.010⁷ kW·h ，P=3.210³ kW,  將數(shù)據(jù)代入2式, 求得 t =8.6h
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)荷工作的時間, 要注意選擇合適的物理規(guī)律, 在運算中各物理量要統(tǒng)一采用SI制單位。