“潮汐發(fā)電”是海洋能利用中發(fā)展最早、規(guī)模最大、技術(shù)較成熟的一種方式.某海港的貨運(yùn)碼頭,就是利用“潮汐發(fā)電”為皮帶式傳送機(jī)供電,圖1所示為皮帶式傳送機(jī)往船上裝煤.本題計(jì)算中取sin18°=0.31,cos18°=0.95,水的密度ρ=1.0×103kg/m3,g=10m/s2
(1)皮帶式傳送機(jī)示意圖如圖2所示,傳送帶與水平方向的角度θ=18°,傳送帶的傳送距離為L(zhǎng)=51.8m,它始終以v=1.4m/s的速度運(yùn)行.在傳送帶的最低點(diǎn),漏斗中的煤自由落到傳送帶上(可認(rèn)為煤的初速度為0),煤與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4.求:從煤落在傳送帶上到運(yùn)至傳送帶最高點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間t;
(2)圖3為潮汐發(fā)電的示意圖.左側(cè)是大海,中間有水壩,水壩下裝有發(fā)電機(jī),右側(cè)是水庫(kù).當(dāng)漲潮到海平面最高時(shí)開閘,水由通道進(jìn)入海灣水庫(kù),發(fā)電機(jī)在水流的推動(dòng)下發(fā)電,待庫(kù)內(nèi)水面升至最高點(diǎn)時(shí)關(guān)閉閘門;當(dāng)落潮到海平面最低時(shí),開閘放水發(fā)電.設(shè)某潮汐發(fā)電站發(fā)電有效庫(kù)容V=3.6×106m3,平均潮差△h=4.8m,一天漲落潮兩次,發(fā)電四次.水流發(fā)電的效率η1=10%.求該電站一天內(nèi)利用潮汐發(fā)電的平均功率P;
(3)傳送機(jī)正常運(yùn)行時(shí),1秒鐘有m=50kg的煤從漏斗中落到傳送帶上.帶動(dòng)傳送帶的電動(dòng)機(jī)將輸入電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率η2=80%,電動(dòng)機(jī)輸出機(jī)械能的20%用來克服傳送帶各部件間的摩擦(不包括傳送帶與煤之間的摩擦)以維持傳送帶的正常運(yùn)行.若用潮汐發(fā)電站發(fā)出的電給傳送機(jī)供電,能同時(shí)使多少臺(tái)這樣的傳送機(jī)正常運(yùn)行?
(1)煤澆到傳送帶后,開始階段受到重力、傳送帶的支持力和沿傳送帶向上的滑動(dòng)摩擦力而做勻加速運(yùn)動(dòng),設(shè)勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度為a,根據(jù)牛頓第二定律得:
μmgcosθ-mgsinθ=ma
得 a=g(μcosθ-sinθ)
設(shè)煤加速到v所用時(shí)間為t1,則有:v=at1;
聯(lián)立以上兩式得:t1=
v
g(μcosθ-sinθ)
=-sinθ)=
1.4
10(0.4×0.95-0.31)
s=2s.
勻加速運(yùn)動(dòng)通過的位移為:x1=
v
2
t1
=
1.4
2
×2
m=1.4m;
設(shè)煤勻速到最高點(diǎn)所用時(shí)間為t2,則有:L-x1=vt2;
解得:t2
L-x1
v
=
51.8-1.4
1.4
s=36s.
故總時(shí)間 t=t1+t2=2s+36s=38s.
(2)一次發(fā)電,水的質(zhì)量 M=ρV=1×103×3.6×106kg=3.6×109kg
水的重力勢(shì)能減少量△Ep=Mg?
△h
2
=3.6×109×
4.8
2
J=8.64×109J
一天發(fā)電產(chǎn)生的電能 E=4△Ep×10%
則該電站一天內(nèi)利用潮汐發(fā)電的平均功率 P=
E
t
=
4△EP×10%
t
=
4×8.64×109×10%
24×3600
W=400KW;
(3)一臺(tái)傳送機(jī),將1秒鐘內(nèi)落到傳送帶上的煤送到傳送帶上的最高點(diǎn),煤獲得的機(jī)械能為
E機(jī)=
1
2
mv2
+mgL?sinθ
傳送帶與煤之間因摩擦產(chǎn)生的熱Q=μmgcosθ?△x
煤與傳送帶的相對(duì)位移△x=vt1-x1=1.4×2m-1.4m=1.4m
設(shè)同時(shí)使n臺(tái)傳送機(jī)正常運(yùn)行,根據(jù)能量守恒
P×80%×80%= n(
1
2
mv2
+mgL?sinθ+μmgcosθ?△x)
代入解得:n=
P×80%×80%
1
2
mv2+mgLsinθ+μmgcosθ△x
=
400×103×0.64
1
2
×50×1.42+500sin18°+0.4×500cos18°×1.4
=30(臺(tái))  
答:
(1)從煤落在傳送帶上到運(yùn)至傳送帶最高點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間t為38s;
(2)該電站一天內(nèi)利用潮汐發(fā)電的平均功率P為400KW;
(3)能同時(shí)使30臺(tái)這樣的傳送機(jī)正常運(yùn)行.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

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若某種實(shí)際氣體分子之間的作用力表現(xiàn)為引力,下列關(guān)于一定質(zhì)量的該氣體內(nèi)能的大小與氣體體積和溫度關(guān)系的說法正確的是(     )
A.如果保持其體積不變,溫度升高,內(nèi)能不變
B.如果保持其體積不變,溫度升高,內(nèi)能減少
C.如果保持其溫度不變,體積增大,內(nèi)能增大
D.如果保持其溫度不變,體積增大,內(nèi)能減少

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

下列關(guān)于物體的溫度、內(nèi)能和熱量的說法中正確的是:(     )
A.物體的溫度越高,所含熱量越多
B.物體的內(nèi)能越大,熱量越多
C.物體的溫度越高,它的分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大
D.物體的溫度不變,其內(nèi)能就不變化

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用隔板將一絕熱容器隔成A和B兩部分,A中盛有一定質(zhì)量的理想氣體,B為真空(如圖① ),現(xiàn)把隔板抽去,A中的氣體自動(dòng)充滿整個(gè)容器(如圖②),這個(gè)過程稱為氣體的自由膨脹,下列說法正確的是 ()                                        
A.自由膨脹過程中,氣體分子只做定向運(yùn)動(dòng)?
B.自由膨脹前后,氣體的壓強(qiáng)不變?
C.自由膨脹前后,氣體的溫度不變?
D.容器中的氣體在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi),能全部自動(dòng)回到A部分

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一臺(tái)電動(dòng)抽水機(jī),每秒能把80kg的水抽到10m高的水塔上去,則抽水機(jī)的輸出功率為______W,1小時(shí)做的功是______J;若這臺(tái)電動(dòng)抽水機(jī)的效率為80%,則1小時(shí)耗電______度.(g取10m/s2

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在一個(gè)橫截面積S=3×10-2m2的圓筒內(nèi)裝有質(zhì)量m=0.6kg的水,被太陽光垂直照射t=2min后,水溫升高1℃,設(shè)大氣層的太陽能只有η=45%到達(dá)地面,不計(jì)容器的吸熱和散熱損失,試估算太陽的全部輻射功率.(保留一位有效數(shù)字,設(shè)太陽與地球之間的平均距離d=1.5×1011m,水的比熱c=4.2×103J/kg?℃)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

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(1)若施加豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)E1,恰能使框架OB邊水平、OA邊豎直并保持靜止?fàn)顟B(tài),則電場(chǎng)強(qiáng)度E1多大?在此電場(chǎng)中,框架能否停止在豎直平面內(nèi)其它位置?
(2)若改變勻強(qiáng)電場(chǎng)的大小和方向(電場(chǎng)仍與框架平行),為使框架的OB邊水平,A在O點(diǎn)的正下方,則所需施加勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E2至少多大?方向如何?
(3)若施加豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)E3=
2mg
q
,小球帶電量分別變?yōu)閝A=+2q,qB=+
5
2
q,其余條件不變.將框架從圖示位置由靜止釋放,不計(jì)一切摩擦阻力,框架轉(zhuǎn)動(dòng)多少角度兩個(gè)小球速度最大?并求出最大速度.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

(6分)在將空氣壓縮裝入氣瓶的過程中,溫度保持不變,外界做了24 kJ的功,F(xiàn)潛水員背著該氣瓶緩慢地潛入海底,若在此過程中,瓶中空氣的質(zhì)量保持不變,且放出了5 kJ的熱量。在上述兩個(gè)過程中,空氣的內(nèi)能共減小________ kJ,空氣________(選填“吸收”或“放出”)的總熱量為________kJ。

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