题目:

(2013·崇安区二模)超高压水切割又称“水刀”(如图的设备),它是将普通水经过多级增压后,通过一个极细的喷嘴喷出一道高速”水箭”,对切割表面产生10
8~10
9Pa的压强.工业上常用来切割大理石、钢板等坚硬物体.下表是某高压水切割机技术参数:
型号 |
压强 (Pa) |
喷嘴横截面积(m2) |
排量 (L/min) |
油泵电机功率 (kw) |
换向 方式 |
电源 (V) |
2230 |
3.04×108 |
5×10-8 |
2.7 |
22.8 |
电子 |
380 |
提示:①表中“排量2.7L/min”表示每分钟从喷嘴中喷出水2.7升.②1L=1×10
-3m
3.
(1)正常工作时,流过油泵电机的电流是
60
60
A,工作一小时耗电
22.8
22.8
KW·h
(2)“水刀”有纯水切割和加磨料切割(磨料为密度大于水的石英砂、金刚砂)两种.高速水流能切割坚硬物体是因为高速水流具有较大的
电能
电能
(填一种能量名称),加入磨料后切割能力大大提高了,这是因为
速度一定时流体的质量增加,动能增大
速度一定时流体的质量增加,动能增大
.
(3)若不考虑水从喷嘴喷出后横截面积的变化,高压水流对切割面的压力为多大?
(4)高压水切割机的切割效率是多少?
答案
60
22.8
电能
速度一定时流体的质量增加,动能增大
解:
(1)∵P=UI,
∴电机工作时的电流为I=
=
=60A,
∵P=
,
∴电机消耗的电能为W=Pt=22.8kW×1h=22.8kW·h;
(2)高速水流能切割坚硬物体是因为高速水流具有较大的动能;
速度一定时,流体的质量增加从而动能增大,加入磨料后切割能力大大提高了,是因为速度一定时流体的质量增加,从而动能增大.
(3)∵p=
,
∴F=pS=3.04×10
8Pa×5×10
-8m
2=15.2N;
(4)电机1min消耗的电能为W
总=P
电t=22800W×60s=1.368×10
6J,
切割线的长度为H=
=
=5.4×10
4m,
W
有用=FS=15.2N×5.4×10
4m=8.208×10
5J
η=
×100%=
×100%=60%.
答:
(1)60;22.8;
(2)动能;速度一定时流体的质量增加,动能增大;
(3)高压水流对切割面的压力为15.2N;
(4)高压水切割机的切割效率是60%.