在如图甲所示储能电站中,蓄水池A中的水通过管道B推动水轮机带动发电机发电.用电低峰时潜水泵把水从D池抽到A池.图乙是储能发电控制原理图,水流接口与图甲中的管道B的最低点接通.白天光控开关闭合,当水的压强大于ρh2g时弹簧推动开关K使1和2两点接通,在电磁继电器作用下触点3与5接通,电动水闸M打开,水流通过管道B推动发电机工作,夜晚光控开关断开或白天水压不足以推动开关K时,电动水闸M关闭,发电机停止工作.
(1)发电机发电过程中的能量转化是________.
(2)请完成乙图的电路连接.
(3)若圆柱形储水池A的半径为R,如图甲所示,0点为整池水的重心,A池的顶部距最低点B的距离为H,OB两点距离为h1,池底与B点的距离为h2,若发电机的效率为80%,A池装满一池水时,该发电设备一次能发多少电能?若一次发电时间为t,则发电机的发电功率为多少?(忽略水管直径和发电机的大小,要求写出推导过程,不要求代入具体数据计算).
解:(1)水流带动发电机转动发电,将机械能转化为电能.
故答案为:机械能转化为电能.
(2)①由题意知,触点3与5接通,电动水闸M打开,电源1是电动水闸的供电系统,所以,电源1要与电动水闸串联,保证触电3与5接通时给电动水闸供电,如图所示.
②电源2则是螺线管的供电系统,电源2与螺线管串联.另外,电磁继电器在白天光控开关闭合时才能工作,所以光控开关控制电磁继电器,与电源2串联,如图所示.
故答案为:
(3)装满一池水的重力做功W=Gh1=mgh1=ρ水Vgh1=ρ水πR2(H-h2) gh1
设备一次发电量W电=W×80%=O.8ρ水πR2(H-h2) gh1
发电机的电功率
P==
答:该发电设备一次发电量为若一次发电时间为O.8ρ水πR2(H-h2) gh1.发电机的发电功率为.
①水力发电机将机械能转化为电能.
②连接电路时要仔细分析题意.电源1给电动水闸供电,电源2给螺线管供电,光控开关控制螺线管中电流的通断.
③发电机发电时将水的机械能转化为电能.水流落下来带动发电机发电,其中水的重力势能的80%转化为电能.
根据功率的定义式计算发电机的发电功率.
点评:本题考查学生在生活实践中物理知识的应用,应注意合理地构建物理模型,灵活地选择物理规律和公式解答问题.
学习好物理的十大方法:顾名思义法:如根据“浮力”、“拉力”、“支持力”等名称,易记住这些力的方向。