题目内容

12.如图甲为一台浮管式水力发电机的构造及工作示意图,当水流入前端管状收水器后,被逐渐增压加速,到达尾端后驱动发电机发电,该发电机收水器横截面积为1m2,发电机输出功率和水流速度的关系如图乙所示.求:

(1)当水流速度为1.5m/s时,24h可以发电多少千瓦时?
(2)当水流速度为1.5m/s时,1s通过该发电机的水质量是多少?
(3)水流动时具有的动能可以E=0.5mv2来计算,若水流入速度为1.5m/s,流出速度为0.5m/s,则此时发电机发电效率为多少?

分析 (1)由图乙可知水流速度为1.5m/s时的功率,利用P=$\frac{W}{t}$可求得24h可以发电多少千瓦时;
(2)已知流速和运动时间可以求出水的体积,根据公式ρ=$\frac{m}{V}$可以求出水的质量;
(3)根据E=0.5mv2来分别计算出水的动能,根据效率公式计算效率.

解答 解:(1)由图乙可知水流速度为1.5m/s时的功率P=500W=0.5kW,
由P=$\frac{W}{t}$可得,W=Pt=0.5kW×24h=12kW•h;
(2)该发电机收水器横截面积为S=1m2,1s内流水的体积V=Svt=1m2×1.5m/s=1.5m3;由ρ=$\frac{m}{V}$可得,这些水的质量m=ρV=1.0×103kg/m3×1.5m3=1.5×103kg;
(3)水流入速度为1.5m/s时的动能为:E入=0.5m${{v}_{入}}^{2}$=0.5×1.5×103kg×(1.5m/s)2;
水流出速度为0.5m/s时的动能为:E出=0.5m${{v}_{出}}^{2}$=0.5×1.5×103kg×(0.5m/s)2;
则此时发电机发电效率为:η=$\frac{{E}_{出}}{{E}_{入}}$×100%=$\frac{0.5×1.5×1{0}^{3}kg×(0.5m/s)^{2}}{0.5×1.5×1{0}^{3}kg×(1.5m/s)^{2}}$×100%=11.1%.
答:(1)当水流速度为1.5m/s时,24h可以发电12KW•h;(2)当水流速度为1.5m/s时,1s通过该发电机的水质量是1500kg;(3)此时发电机发电效率为11.1%.

点评 此题考查了实际功率和密度公式、效率公式的应用,解答此题的关键是从题目中提取用于的信息.

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