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    日本在2011年3月11日发生了九级地震,造成了严重的核泄漏.继3月26、27日在黑龙江省东北部监测点的气溶胶样品中检测到了极微量的人工放射性核素碘-131之后,28日,中国东南沿海江苏省、上海市、浙江省、安徽省、广东省、广西壮族自治区部分地区的监测点气溶胶样品中也检测到了极微量的人工放射性核素碘-131.这引发了人们对核能利用安全问题的思考.相对核电站来说水电站安全环保.有某一水电站发电机组设计为:水以v1=3m/s的速度流入水轮机后以v2=1m/s的速度流出,流出水位比流入的水位低100m,水流量为Q=100m3/s,水轮机效率为75%,发电机效率为80%,求:(g=10m/s2,水的密度ρ=103kg/m3
    (1)发电机组的输出功率是多少?
    (2)如果发电机输出电压为24kV,输电线路中能量损失为0.05%,输电线电阻为19.5Ω,那么所需升压变压器的原、副线圈匝数比是多少?
    本题信息:物理问答题难度较难 来源:未知
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本试题 “日本在2011年3月11日发生了九级地震,造成了严重的核泄漏.继3月26、27日在黑龙江省东北部监测点的气溶胶样品中检测到了极微量的人工放射性核素碘-131之后,2...” 主要考查您对

重力势能

远距离输电的相关计算

能量守恒定律、第一类永动机

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  • 重力势能
  • 远距离输电的相关计算
  • 能量守恒定律、第一类永动机
势能:

由物体问相互作用和相对位置决定的能量叫做势能。例如:重力势能、弹性势能、分子势能、电势能等。

重力做功与重力势能的比较:


远距离输电的相关计算:

远距离输电的示意图,包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻。并按照规范在图中标出相应的物理量符号。一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为n1、n1'、n2、n2',相应的电压、电流、功率也应该采用相应的符号来表示。

从图中应该看出
功率之间的关系是:P1=P1',P2=P2',P1'=Pr+P2
电压之间的关系是:
电流之间的关系是:
输电线上的功率损失和电压损失:

回路划分法处理远距离输电问题:

(1)画出远距离输电的电路图,并将已知量和待求量写在电路图的相应位置。
(2)以变压器为界将输电电路划分为三个独立的回路,每个回路都可以用欧姆定律、串并联电路的特点、电功和电功率的公式等计算。联系各个回路的桥梁是原、副线圈的电压与匝数的关系,电流与匝数的关系及输入功率与输出功率的关系等。
 
①回路1:由发电机和输电线路的升压变压器的原线圈1组成。这个回路又可称为发电机电路(或输入电路)。
 
②回路2:由输电线路的升压变压器的副线圈2和降压变压器的原线圈3组成。这个回路又可称为输送电路。

③回路3:由用户与降压变压器的副线圈4组成。这个回路又可称为输出电路。

④利用变压器的电压、电流关系找出两个变压器原副线圈中各物理量的关系即相邻回路间的联系:
a.升压变压器:
b.降压变压器:
⑤输电效率联系起三个回路


能量守恒定律:

1.内容:能量既不能凭空产生,也不能凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体,在转化或转移的过程中,能的总量保持不变
2.能量形式的多样性:物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷具有电能、原子核内部的运动具有原子能等等,可见,在自然界中不同形式的能量与不同形式的运动相对应
3.不同形式的能量间转化:“摩擦生热”是通过克服摩擦力做功将机械能转化为内能;水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起,表明内能转化为机械能;电流通过电热丝做功可将电能转化为内能等等。这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化,且这一转化过程是通过做功来完成的
4.意义:
①能的转化与守恒是分析解决问题的一个极为重要的方法,它比机械能守恒定律更普遍。例如物体在空中下落受到阻力时,物体的机械能不守恒,但包括内能在内的总能量是守恒的。
②能量守恒定律是19世纪自然科学中三大发现之一,也庄严宣告了第一类永动机幻想的彻底破灭。
③能量守恒定律是认识自然、改造自然的有力武器,这个定律将广泛的自然科学技术领域联系起来
5.第一类永动机:
不消耗任何能量却能源源不断地对外做功的机器。
第一类永动机不可能存在,因为它违背了能量守恒定律


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