我国的水力资源非常丰富,尤其西南地区,今年刚刚又在四川建成一座水电站.该水电站是在某河流上游修建了120m高的拦河大坝,每分钟有200m3的水从高处自由落下冲击水轮机,已知水轮机

时间:2024-04-30 09:58:25 5A范文网 浏览: 平时作业 我要投稿

问题描述:

我国的水力资源非常丰富,尤其西南地区,今年刚刚又在四川建成一座水电站.该水电站是在某河流上游修建了120m高的拦河大坝,每分钟有200m3的水从高处自由落下冲击水轮机,已知水轮机到上游水面的落差为100m,水轮机与大坝内侧底部约在同一水平面上.求:
(1)拦河大坝的内侧底部受到的水的压强;
(2)水从高处自由落下时,重力每分钟做的功;
(3)如果水的机械能有75%转化为电能,该水电站的发电功率;
(4)如果该水电站通过远距离向某城市供电,两条输电导线的电阻为90Ω,某城市用电电压为220V,则该水电站送电电压大约是多少伏?

最佳答案

(1)拦河大坝的内侧底部受到的水的压强p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×100m=1×106Pa;
(2)由ρ=

m
V
可得,m水=ρ水V=1.0×103kg/m3×200m3=2×105kg,
W=Gh=m水gh=2×105kg×10N/kg×100m=2×108J,
(3)W电=75%W=75%×2×108J=1.5×108J,
P电=
W电
t
=
1.5×108J
60s
=2.5×106W;
(4)两条输电导线看做是一个电阻,某城市用电电压看做一个灯泡,因此可以看出一个电阻和一个灯泡的串联电路,如图所示:
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该水电站送电电压为U,则电路中电流I=
P电
U
,电阻两端电压UR=(
P电
U
)R=
P电
U
×90Ω=
2.5×106W
U
×90Ω,
则该水电站送电电压U=UR+U灯,
即U=
2.5×106W
U
×90Ω+220V
解得U≈15110V.
答:(1)拦河大坝的内侧底部受到的水的压强为1×106Pa;
(2)水从高处自由落下时,重力每分钟做的功为2×108J;
(3)如果水的机械能有75%转化为电能,该水电站的发电功率为2.5×106W;
(4)则该水电站送电电压大约是15110V.

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