Question

潮汐能是一種有待開發新能源，利用漲、落潮位差，可以把潮汐勢能轉化為動能再通過水輪機發電。如圖所示為雙向型潮汐電站示意圖，在海灣建一攔水壩，使海灣與大海隔開構成水庫, 在壩上安裝水輪發電機組，利用潮汐造成的壩內、外水位差, 引導高水位的海水通過水輪發電機, 將機械能轉變成電能。海水密度=1.010³ kg/m², g =10m/s²。

(1)試用圖中規定的符號，畫出漲潮和落潮時，海水雙向流動的路徑。

   (2)已知某潮汐電站海灣水庫面積約2.510⁶ m², 假設電站的總能量轉換效率為10% ，該電站的年發電總量1.010⁷ kW·h ，電站發電功率為3.210³ kW。試推算出大壩兩側漲、落潮的平均潮差及日滿負荷工作的時間。

Answer 1

【解析】本題以潮汐能的開發利用為背景命題，考查學生運用所學科分析和解決實際問題的綜合能力。

 (1)漲潮、落潮時海水雙向流動的路徑應從兩方面考慮：一是漲潮時海水從外海流向水庫(虛線所示), 落潮時海水從水庫流向外海(實線所示), 二是應使水流從同一方向流過水輪機。海水雙向流動的路徑如右圖。

 (2)設大壩兩側漲、落潮的平均潮差為h（m）。

每天海水漲、落兩次，雙向潮汐電站做功4次，由題意列式

 

其中W=1.010⁷10³3600=3.610¹³J,  1.010³2.510⁶h=2.510⁹ h (kg),

將數據代入式, 求得 h = 4.4m 。

設每日滿負荷工作的時間為t 小時）。由題意列式   

其中W=1.010⁷ kW·h ，P=3.210³ kW,   將數據代入式, 求得 t =8.6h

【點評】利用漲、落潮位差發電，應從漲潮、落潮兩方面考慮.。推算出大壩兩側漲、落潮的平均潮差及日滿負荷工作的時間, 要注意選擇合適的物理規律, 在運算中各物理量要統一采用SI制單位。

【錯解剖析】學生解題中常見錯誤是：只畫出了落潮時海水從水庫流向外海的一條線路,  漏掉海水從外海流向水庫的一條線路。計算漲潮、落潮時海水重力做功時誤用h作為重心降低高度.  避錯技巧：在平時應關注生產、生活中的實際問題，用學到的知識去分析解釋它，對一些疑難點，可與同學一起討論或者請教老師，也可以通過閱讀相關科普資料來擴展自己的知識面。