问题 问答题

(1)水利发电具有防洪、防旱、减少污染多项功能,是功在当代,利在千秋的大事,现在水力发电已经成为我国的重要能源之一.某小河水流量为40m3/s,现在欲在此河段上筑坝安装一台发电功率为1000千瓦的发电机发电.

①设发电机输出电压为500V,在输送途中允许的电阻为5Ω,许可损耗总功率的5%,则所用升压变压器原副线圈匝数比应是多大?

②若所用发电机总效率为50%,要使发电机能发挥它的最佳效能,则拦河坝至少要建多高?g取10m/s2

(2)探月飞船离开地球后关闭推进器,仅仅依靠惯性沿地球与月球的连心线飞往月球.在飞行途中飞船会经过一个特殊的点P,在这一点,飞船所受到的地球对它的引力与月球对它的引力正好抵消(不考虑其他星体对飞船的引力作用).已知地球质量为6.0×1024kg,月球质量为7.4×1022kg,地球中心与月球中心之间的距离约为 r=3.8×108m.

①在探月飞船到达P点之前,飞船作什么运动?

②P点距离月球中心多远?

答案

(1)①设送电电流为I,损耗的功率为P、导线R线

由P=I2R

解得:I=

P
R线
=
1000×103×0.05
5
=100(A)

设送电电压为U,由P=IU

解得:U=

P
I
=
1000×103
100
=1×104(V)

则升压变压器原副线圈匝数比

n
n
=
U
U
=
500
10000
=
1
20

②发电时水的重力势能转化为电能

故:mgh×50%=Pt                                                

其中

m
t
V
t
=1×103×40=4×104kg/s

h=

Pt
mg×0.5
=
1000×103
104×10×0.5
=5(m)

(2)①在探月飞船到达P点之前,飞船作减速运动(加速度逐渐减小的减速运动);

②设P点距离月球中心为x,则G

Mm
(r-x)2
=G
Mm
x2

代入数据,解得:x≈

r
10
=3.8×107m

答:(1)①所用升压变压器原副线圈匝数比应是1:20;②拦河坝至少要建5m高.

 (2)①在探月飞船到达P点之前,飞船作加速度逐渐减小的减速运动;②P点距离月球中心3.8×107m.

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