题目内容
学校综合实践活动小组的同学，以“为某山区村民解决用电问题”为课题开展实践活动．经过勘测后，设计了一座小水电站，该水电站的拦河坝建成后，可形成30m的水位落差．
请你参与该活动的有关设计与计算．（g取10N/kg）
（1）水电站建成后，河水的流量为100kg/s，则每小时水流能做多少功？
（2）按照理想的设计，发电机的功率应是多少千瓦？若每户村民家平均每天用电2kW?h，则该水电站每天发电l0小时，可供多少户村民用电？
（3）如果实际可供村民用电户远少于上述计算出的用电户数，请你分析：出现该现象的原因是什么？（分析出二条原因）并提出能提高用电户数的办法．（提出二条解决问题的办法）
解：（1）流出水的质量m=100kg/s×3600s=3.6×105kg，
水的重力G=mg=3.6×105kg×10N/kg=3.6×106N，
水流做的功W=Gh=3.6×106N×30m=1.08×108J；
（2）发电机的功率P=
=
=3×104W=30kW；
每天的发电量W=Pt=30kW×10h=300kW?h，
村民用电的户数n=
=150（户）；
（3）原因：①水流做功不能全部转化为电能（或水轮机和发电机的效率要小于1）（或水的重力势能不能全部转化为电能）（或水具有的能量不能全部转化为电能）； ②电能在输出的过程中有能量损耗（或输电线有电阻要消耗电能）；
办法：①提高水轮机或发电机的效率（或减少额外功，提高转化率）；
②采用变压器输电，减少电能在输出过程中的能量损失（或采用直径较粗的导线输电；或采用电阻较小的导线输电）；
③可建议村民错开用电高峰时间用电（或合理安排村民用电的时间）．
答：（1）每小时水流能做功1.08×108J；
（2）发电机的功率应是30千瓦；水电站每天发电l0小时，可供150户村民用电；
（3）原因是：①水流做功不能全部转化为电能；②电能在输出的过程中有能量损耗；
办法是：①提高水轮机或发电机的效率；②采用变压器输电，减少电能在输出过程中的能量损失．
分析：（1）知道河水的流量和时间，求出水的质量，根据公式G=mg求出水的重力，再根据公式W=Gh求出水流做的功；
（2）根据公式P=求出发电机的功率；再根据公式W=Pt求出每天的发电量，除以用户消耗的电能得出村民的户数；
（3）根据能量在输送过程中有损耗，任何机械都要做额外功，机械效率总是小于1来考虑．
点评：此题主要考查的是功和功率计算公式的熟练运用，以及结合生活实际考查学生应用物理知识解决实际问题的能力．
水的重力G=mg=3.6×105kg×10N/kg=3.6×106N，
水流做的功W=Gh=3.6×106N×30m=1.08×108J；
（2）发电机的功率P=
==3×104W=30kW；每天的发电量W=Pt=30kW×10h=300kW?h，
村民用电的户数n=
=150（户）；（3）原因：①水流做功不能全部转化为电能（或水轮机和发电机的效率要小于1）（或水的重力势能不能全部转化为电能）（或水具有的能量不能全部转化为电能）； ②电能在输出的过程中有能量损耗（或输电线有电阻要消耗电能）；
办法：①提高水轮机或发电机的效率（或减少额外功，提高转化率）；
②采用变压器输电，减少电能在输出过程中的能量损失（或采用直径较粗的导线输电；或采用电阻较小的导线输电）；
③可建议村民错开用电高峰时间用电（或合理安排村民用电的时间）．
答：（1）每小时水流能做功1.08×108J；
（2）发电机的功率应是30千瓦；水电站每天发电l0小时，可供150户村民用电；
（3）原因是：①水流做功不能全部转化为电能；②电能在输出的过程中有能量损耗；
办法是：①提高水轮机或发电机的效率；②采用变压器输电，减少电能在输出过程中的能量损失．
分析：（1）知道河水的流量和时间，求出水的质量，根据公式G=mg求出水的重力，再根据公式W=Gh求出水流做的功；
（2）根据公式P=
求出发电机的功率；再根据公式W=Pt求出每天的发电量，除以用户消耗的电能得出村民的户数；（3）根据能量在输送过程中有损耗，任何机械都要做额外功，机械效率总是小于1来考虑．
点评：此题主要考查的是功和功率计算公式的熟练运用，以及结合生活实际考查学生应用物理知识解决实际问题的能力．
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