试题

题目:
(2006·淄博)春天,华兴村村民用扬程为12m、流量为300m3/h、效率为80%的水泵抽水灌溉农田.“扬程”和“流量”是水泵的主要性能参数,“扬程”是指抽水机抽水所达到的高度,“流量”是指水泵在单位时间内抽水的体积.已知柴油的热值为3×107J/kg,取g=10N/kg,求:
(1)水泵连续正常工作1h,所做的有用功是多少?
(2)此水泵的总功率是多少?
(3)若此水泵用一柴油机带动,假设柴油完全燃烧所释放的内能有40%转化为水泵轴的机械能,则此柴油机每小时消耗多少柴油?
答案
解:(1)1h抽水的体积:
V=300m3/h×1h=300m3
由ρ=
m
V
得1h抽水的质量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×300m3=3×105kg,
水泵做的有用功
W=Gh=mgh=3×105kg×10N/kg×12m=3.6×107J;
(2)由η=
W
W
得:
水泵做的总功:
W=
W
η
=
3.6×107J
80%
=4.5×107J,
水泵的总功率:
P=
W
t
=
4.5×107J
3600s
=1.25×104W=12.5kW;
(3)由题知,柴油完全燃烧放出热量的40%转化为水泵的机械能:
W=Q×40%=mq×40%,
即:4.5×107J=m×3×107J/kg×40%
解得:m=3.75kg.
答:(1)水泵连续正常工作1h,所做的有用功是3.6×107J;
(2)此水泵的总功率是12.5kW;
(3)此柴油机每小时消耗3.75kg柴油.
解:(1)1h抽水的体积:
V=300m3/h×1h=300m3
由ρ=
m
V
得1h抽水的质量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×300m3=3×105kg,
水泵做的有用功
W=Gh=mgh=3×105kg×10N/kg×12m=3.6×107J;
(2)由η=
W
W
得:
水泵做的总功:
W=
W
η
=
3.6×107J
80%
=4.5×107J,
水泵的总功率:
P=
W
t
=
4.5×107J
3600s
=1.25×104W=12.5kW;
(3)由题知,柴油完全燃烧放出热量的40%转化为水泵的机械能:
W=Q×40%=mq×40%,
即:4.5×107J=m×3×107J/kg×40%
解得:m=3.75kg.
答:(1)水泵连续正常工作1h,所做的有用功是3.6×107J;
(2)此水泵的总功率是12.5kW;
(3)此柴油机每小时消耗3.75kg柴油.
考点梳理
功的计算;密度公式的应用;重力的计算;功率的计算;热量的计算;燃料的热值.
(1)知道水泵流量,求出1h抽水的体积,利用密度公式和重力公式求1h抽水的重,再利用功的公式求水泵连续正常工作1h所做的有用功;
(2)又知道水泵的效率,利用效率公式求水泵的总功,再利用功率公式求水泵的总功率;
(3)由题知,柴油完全燃烧所释放的内能有40%转化为水泵轴的机械能,即W=Q×40%=mq×40%,据此求柴油机每小时消耗柴油的质量.
本题是一道力学、热学综合题,要求同学灵活运用密度公式、重力公式、功的公式、功率公式、效率公式、燃料完全燃烧放热公式.
计算题;应用题;压轴题.
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