题目内容
(18分)利用水流和太阳能发电,可以为人类提供清洁能源。水的密度
,太阳光垂直照射到地面上时的辐射功率
,地球表面的重力加速度取g=10m/s2。
(1)三峡水电站发电机输出的电压为18kV。若采用500kV直流电向某地区输电5.0×106kW,要求输电线上损耗的功率不高于输送功率的5%,求输电线总电阻的最大值;
(2)发射一颗卫星到地球同步轨道上(轨道半径约为地球半径的6.6
)利用太阳能发电,然后通过微波持续不断地将电力输送到地面,这样就建成了宇宙太阳能发电站。求卫星在地球同步轨道上向心加速度的大小;
(3)三峡水电站水库面积约1.0×109m2,平均流量Q=1.5×l04m3/s,水库水面与发电 机所在位置的平均高度差h=l00m,发电站将水的势能转化为电能的总效率
。在地球同步轨道上,太阳光垂直照射时的辐射功率为10P0。太阳能电池板将太阳能转化为电能的效率
=20%,将电能输送到地面的过程要损失50%。若要使(2)中的宇宙太阳能发电站的发电能力与三峡电站相当,卫星上太阳能电池板的面积至少为影大?
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824121258718615.gif)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824121258718625.gif)
(1)三峡水电站发电机输出的电压为18kV。若采用500kV直流电向某地区输电5.0×106kW,要求输电线上损耗的功率不高于输送功率的5%,求输电线总电阻的最大值;
(2)发射一颗卫星到地球同步轨道上(轨道半径约为地球半径的6.6
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824121258734295.gif)
(3)三峡水电站水库面积约1.0×109m2,平均流量Q=1.5×l04m3/s,水库水面与发电 机所在位置的平均高度差h=l00m,发电站将水的势能转化为电能的总效率
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824121258749452.gif)
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(1)![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824121258781402.gif)
(2)0.23m/s2
(3)![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824121258796545.gif)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824121258781402.gif)
(2)0.23m/s2
(3)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824121258796545.gif)
(1)设输电线总电阻的最大值为
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采用U=500kV直流电向某地区输电
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824121258827369.gif)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824121258843301.gif)
依题意得
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824121258859497.gif)
解得
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824121258781402.gif)
(2)设卫星的轨道半径为R,卫星所在轨道的向心加速度大小为
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824121258905192.gif)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824121258905589.gif)
解得
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824121258921472.gif)
当卫星在地表附近时,
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824121258937499.gif)
在同步轨道上,
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824121258952500.gif)
根据题意,同步轨道的半径
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824121258968396.gif)
解得卫星在地球同步轨道上向心加速度的大小
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824121258983734.gif)
(3)三峡水电站的发电功率
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设卫星太阳能电池板的面积至少为S,
则宇宙太阳能发电站的发电功率
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824121259030834.gif)
根据题意
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824121259046279.gif)
所以太阳能电池板的面积至少为
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![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
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