题文

水在热电厂的锅炉中变为水蒸气，通过涡轮机带动发电机发电，用过的水蒸气在液化器中凝结成水，再到锅炉，循环使用．溶化器中的冷却水则流到冷却塔中降温，如图，求： （1）夏天，来自冷却塔的水温为16°C，而回到冷却塔的水温为30°C．若冷却塔和液化器间水的流量为15m3/s，试求这个系统通过冷却塔散热的功率． （2）如果发电机的发电功率为5.6×105kW，发电机把机械能转化为电能的效率为80%，不计水蒸气通过涡轮机过程中由于热传递造成的能量损失及涡轮机的摩擦，试求水蒸气的能量转化为电能的效率．

题型：问答题  难度：中档

答案

（1）∵冷却塔和液化器间水的流量为15m3/s， ∴冷却塔和液化器间水的流量为15m3/s×1×103kg/m3=15×103kg/s， 所以单位时间内，内能变化为：Q=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg?℃）×15×103kg×（30℃-16℃）=8.82×108J； 散热的功率：P内= Q t = 8.82×108J 1s =8.82×108W． （2）发电机消耗的机械功率：P机=5.6×108W÷80%=7×108W； 由（1）知，单位时间内消耗的内能是：P内=8.82×108W． 所以水蒸气的能量转化为电能的效率为：η= P电 P机+P内 ×100%= 5.6×108W 7×108W+8.82×108W ×100%≈35.4%； 答：（1）这个系统通过冷却塔散热的功率为8.82×108W；（2）水蒸气的能量转化为电能的效率为35.4%．

据专家权威分析，试题“水在热电厂的锅炉中变为水蒸气，通过涡轮机带动发电机发电，用过..”主要考查你对  功率的计算  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

功率的计算

考点名称：功率的计算

• 功率的计算公式：
  （1）P=W/t，其中P代表功率，单位为W，W代表功，单位为J；t代表时间，单位为s。
  （2）因为P=W/t，W=Fs，v=s/t，所以P=W/t=Fs/t=Fv，P=Fv是功率的又一表达式。

• 公式法计算功率：
       运用时一定要注意三个量的对应关系。“W”一定是对应“t”完成的，不能张冠李戴。单位要统一，P、W、t的单位分别为瓦、焦、秒。
  例1 如图所示，铁明同学向上跳台阶进行晨练，铁明重500N，在10s内匀速连跳12个台阶，每个台阶的高度为0．2m。在这个过程中，已知铁明克服摩擦做功为2800J，求出此过程中：
  
  (1)铁明竖直向上跳的平均速率多大?
  (2)铁明克服重力做功是多少?
  (3)铁明做功的总功率多大?
  解析：竖直向上跳的平均速度可以通过向上跳的总高度与所用时间利用速度公式求出，克服重力做功等于重力与高度的乘积，即，总功率可以通过所做的总功和时间利用功率公式求得。
  （1）0.24m/s
  （2）
  （3）
  
  例2在打捞海底沉船时，常用水下机器人潜入水下打捞船上物品，已知ρ_海水=1．03×10³kg／m³。
  (1)机器人在水下70m处受到海水产生的压强是多大?
  (2)某时刻机器人在水下用竖直向上的力举着体积为0.02m³，密度为2.7×10³kg/m³的物体静止不动，求该力的大小。
  (3)若机器人在水下运动时，所受海水阻力与速度的关系如图所示，求机器人在水下以0．5m／s的水平速度匀速运动时，机器人水平推进力的功率。
  
  解析：（1）由液体压强公式得，，
  （2）物体在水下受平衡力的作用，则