Question

潮汐能是一种有待开发新能源，利用涨、落潮位差，可以把潮汐势能转化为动能再通过水轮机发电。如图所示为双向型潮汐电站示意图，在海湾建一拦水坝，使海湾与大海隔开构成水库, 在坝上安装水轮发电机组，利用潮汐造成的坝内、外水位差, 引导高水位的海水通过水轮发电机, 将机械能转变成电能。海水密度=1.010³ kg/m², g =10m/s²。

(1)试用图中规定的符号，画出涨潮和落潮时，海水双向流动的路径。

   (2)已知某潮汐电站海湾水库面积约2.510⁶ m², 假设电站的总能量转换效率为10% ，该电站的年发电总量1.010⁷ kW·h ，电站发电功率为3.210³ kW。试推算出大坝两侧涨、落潮的平均潮差及日满负荷工作的时间。

Answer 1

【解析】本题以潮汐能的开发利用为背景命题，考查学生运用所学科分析和解决实际问题的综合能力。

 (1)涨潮、落潮时海水双向流动的路径应从两方面考虑：一是涨潮时海水从外海流向水库(虚线所示), 落潮时海水从水库流向外海(实线所示), 二是应使水流从同一方向流过水轮机。海水双向流动的路径如右图。

 (2)设大坝两侧涨、落潮的平均潮差为h（m）。

每天海水涨、落两次，双向潮汐电站做功4次，由题意列式

 

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

将数据代入式, 求得 h = 4.4m 。

设每日满负荷工作的时间为t 小时）。由题意列式   

其中W=1.010⁷ kW·h ，P=3.210³ kW,   将数据代入式, 求得 t =8.6h

【点评】利用涨、落潮位差发电，应从涨潮、落潮两方面考虑.。推算出大坝两侧涨、落潮的平均潮差及日满负荷工作的时间, 要注意选择合适的物理规律, 在运算中各物理量要统一采用SI制单位。

【错解剖析】学生解题中常见错误是：只画出了落潮时海水从水库流向外海的一条线路,  漏掉海水从外海流向水库的一条线路。计算涨潮、落潮时海水重力做功时误用h作为重心降低高度.  避错技巧：在平时应关注生产、生活中的实际问题，用学到的知识去分析解释它，对一些疑难点，可与同学一起讨论或者请教老师，也可以通过阅读相关科普资料来扩展自己的知识面。