题目内容
“潮汐发电”是海洋能利用中发展最早、规模最大、技术较成熟的一种方式.某海港的货运码头,就是利用“潮汐发电”为皮带式传送机供电,如图所示为皮带式传送机往船上装煤.本题计算中取sin18o=0.31,cos18o=0.95,水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,g=10 m/s2.
(1)皮带式传送机示意图如下图所示,传送带与水平方向的角度θ=18o,传送带的传送距离为L=51.8 m,它始终以v=1.4 m/s的速度运行.在传送带的最低点,漏斗中的煤自由落到传送带上(可认为煤的初速度为0),煤与传送带之间的动摩擦因数μ=0.4.求:从煤落在传送带上到运至传送带最高点经历的时间t;
(2)下图为潮汐发电的示意图.左侧是大海,中间有水坝,水坝下装有发电机,右侧是水库.当涨潮到海平面最高时开闸,水由通道进入海湾水库,发电机在水流的推动下发电,待库内水面升至最高点时关闭闸门;当落潮到海平面最低时,开闸放水发电.设某潮汐发电站发电有效库容V=3.6×106 m3,平均潮差Δh=4.8 m,一天涨落潮两次,发电四次.水流发电的效率η1=10%.求该电站一天内利用潮汐发电的平均功率P;
(3)传送机正常运行时,1秒钟有m=50 kg的煤从漏斗中落到传送带上.带动传送带的电动机将输入电能转化为机械能的效率η2=80%,电动机输出机械能的20%用来克服传送带各部件间的摩擦(不包括传送带与煤之间的摩擦)以维持传送带的正常运行.若用潮汐发电站发出的电给传送机供电,能同时使多少台这样的传送机正常运行?
解析:
解:(1)煤在传送带上的受力如图所示 (1分) 根据牛顿第二定律 μgcosθ–gsinθ=a (1分) 设煤加速到v需要时间为t1 v=at1 t1=2 s (1分) 设煤加速运动的距离为s1 v2=2as1 s1=1.4 m (1分) 设煤匀速运动的时间为t2 L–s1=vt2 t2=36 s (1分) 总时间 t=t1+t2=38 s (1分) (2)一次发电,水的质量 M=ρV=3.6×109 kg (1分) 重力势能减少 EP=Mg (1分) 一天发电的能量 E=4EP×10% (2分) 平均功率 (1分) 求出 P=400 kW (1分) (3)一台传送机,将1秒钟内落到传送带上的煤送到传送带上的最高点 煤获得的机械能为 E机= (1分) 传送带与煤之间因摩擦产生的热Q= (1分) 煤与传送带的相对位移 m (1分) 设同时使n台传送机正常运行,根据能量守恒 P×80%×80%=n(+) (3分) 求出 n=30台 (2分) |