解题思路:(1)该题的题意较新颖,好多条件都隐含在题意中,需要我们去挖掘,欲求每个浮子上浮带动发电机发电时,受到的浮力,由于已知每个浮子的体积,又已知发电时露出水面的体积,故可求出排开水的体积,然后利用阿基米德原理进行求解;
(2)由于整个装置有许多的浮子,每个浮子的浮力减去重力,就是硬杆对浮子的作用力,波浪发电机的输出功率就是有用功率,它等于发电机的总效率与总功率的乘积,而总功就用浮子对硬杆作用力乘在向上的方向上升的高度而得出,别忘记装置有100个浮子,要用每个浮子的总功乘以100,才是整个装置的总功率;
(3)求出煤所释放的全部热量,然后由Q=mq的变形公式求出煤的质量.
(1)∵V排=0.015m3-0.004m3=0.011m3
∴F浮=ρgV排=103kg/m3×10N/kg×0.011m3=110N.
(2)∵F合=F浮-G=110N-20N=90N,
∵每秒内个浮子对硬杆竖直向上的推力所做的总功W总=F's×100=90N×0.8m×100=7200J,
由η=
W电
W总得:
波浪发电机输出的电能W电=ηW总=25%×7200J=1800J,
则波浪发电机输出功率P=
W电
t=[1800J/1s]=1800W.
(3)每台每年发电W=Pt=1800W×300×24×3600s=4.6656×1010J,
煤完全燃烧释放的热量Q=
W电
η=
4.6656×1010J
12%=3.888×1011J,
由q=[Q/m]得:煤的质量m=[Q/q]=
3.888×1011J
3×107J/kg=12960kg.
答:(1)每个浮子上浮带动发电机发电时,受到的浮力是110N;
(2)波浪发电机的输出功率是1800W;
(3)每台每年能节约煤炭12960kg.
点评:
本题考点: 电功与热量的综合计算;浮力大小的计算.
考点点评: 本题考查浮力的大小及其计算、功的计算、功率的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,还要学会从所给信息中找到有用的数据.