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2012年西城二模物理试卷第23题的解析
2012.05.07 23:55

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2012年西城二模物理考试已经考完,在这里,笔者将第23题给大家做一个解析。这道题涉及水力发电与输电,是典型的理论应用型题目;此类题目也是北京高考试题命题趋势,需要大家好好对待。

23. (18分)十三陵抽水蓄能电站担负着北京地区调峰和紧急事故备用电源,改善首都供电质量的重要任务。抽水蓄能电站的工作原理是,在用电低谷时,电站利用电网多余电能把水抽到高出蓄水池中,到用电高峰时,再利用蓄水池中的水发电。电站利用十三陵水库为下游水库,在蟒山后上寺沟头修建上游水库。电站的年发电量约为10亿kW·h,年抽水用电量约为14亿kW·h。如图所示,上游水库近似视为长方体,可用于发电的库容量为V,蓄水后上游水库的平均水深为d,蓄水后水位高出下游水面高度为H。已知下游水库的库容量远大于上游水库的库容量。

2012西城二模物理第23题图像(1)求十三陵抽水蓄能电站的总效率η

(2)求能用于发电的水的最大重力势能EP

(3)若把抽水蓄能电站产生的电能输送到北京城区。已知输电功率为P,输电线路的总阻值为R。要使输电线路上损耗的功率小于ΔP

a.求输电电压的最小值U

b.在输电功率P一定的情况下,请提出两种能够降低输电过程中功率损耗的方法,并加以评述。

原题下载:2012西城二模物理第23题原题

此题高中物理知识具体考点有:效率的计算式,能量转化关系判定,重力势能的定义,重心的定义,理想变压器与远距离输电相关公式,输电线功率损失公式及其决定因素。

第一问解析

有的学生给我说第一问都不会做,感觉无从下手,在这里简单给大家分析一下第一问的切入方法。

第一问问的是效率η,效率是什么?如果大家在考场上有疑问,不妨做一个类比的设想。用火力发电,烧煤的总热能是A,产生的电能是B,显然效率η是B/A;那么在此题中,谁是烧的煤呢?显然是题目中的“用电量约为14亿kW·h”,注意“用电量”的含义。这个知道了,产生的电能自然就是“年发电量约为10亿kW·h”。类比的方法是解决抽象问答的常用方法,对于无从下手的问题,我们一定广泛联想,灵活对待。

η=10/14=71.4%

第二问解析

第二问有问题的学生,往往是做题思维定势的缘故。总是试图用机械能守恒定律来做,此题没有具体的运动过程,因此不可能用机械能守恒定律。应该根据重力势能定义来求,这个时候就要分析上游所有的蓄水的高度h的问题了,显然,h对应的是这些蓄水的重心与下游水面间的高度差。

最大重力势能EP=mgh=ρVg(H-d/2)

第三问解析

a部分

设输电的电流为I,则有如下关系

ΔP=I^2R

P=UI

联立即可求解U^2=(R*P^2)/ΔP;

两边开一下平方即可得到U的值。

b部分

根据输电线功率损耗公式ΔP=I^2R可知,减小输电线的总电阻,提高输电电压(减小输电电流)均为减小ΔP方法。

此题并不是很难,但是远距离输电作为大题来考察,很多学生还不适应,因此有的学生在第三问会扣分。理想变压器结合远距离输电的的问题(尤其是原理图)大家要注意复习。(本文作者王尚,拒绝任何形式节选或转载

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