Question

8．遼西地區(qū)大旱，百姓用水泵灌溉，QGZ80-30汽油機(jī)水泵機(jī)組數(shù)據(jù)如圖表所示．（吸程是指水泵到水面的距離；揚(yáng)程是指水能被抽到的最高點(diǎn)到水面的距離）（當(dāng)?shù)貫?標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=1.01×10⁵Pa，g=10N/kg，q_柴油=4.6×10⁷J/kg）
（1）當(dāng)汽油機(jī)水泵不工作時(shí)，對(duì)地面的壓強(qiáng)是多少？
（2）某次按正常流量工作1小時(shí)，將水抽到30m高處，汽油機(jī)水泵對(duì)水做了多少功？
（3）如機(jī)組的機(jī)械效率為40%，上述情況下正常工作1小時(shí)消耗多少汽油？

型式	自吸水泵
進(jìn)出水口徑	80mm（3寸）
流量	46m3/h
揚(yáng)程	45m
吸程	7-10m
自吸時(shí)間	150s
凈重	30kg
接觸面積	1000cm2
匹配發(fā)動(dòng)機(jī)	170F

Answer 1

分析 （1）知道汽油機(jī)水泵的質(zhì)量，利用G=mg求其重力，汽油機(jī)水泵不工作時(shí)，對(duì)地面的壓力等于其重力，知道受力面積，利用p=$\frac{F}{S}$求對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知按正常流量工作1h抽水的體積，利用ρ=$\frac{m}{V}$求水的質(zhì)量，再利用G=mg求其重力，利用W=Gh求做的有用功；
（3）利用η=$\frac{{W}_{有用}}{{Q}_{放}}$求需要完全燃燒汽油放出的熱量，再利用Q_放=mq求需要完全燃燒汽油的質(zhì)量．

解答 解：
（1）汽油機(jī)水泵的重力：G=mg=30kg×10N/kg=300N，
汽油機(jī)水泵不工作時(shí)，對(duì)地面的壓力：F=G=300N；
受力面積S=1000cm²=0.1m²，
汽油機(jī)水泵對(duì)地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{300N}{0.1{m}^{2}}$=3000Pa；
（2）由表格數(shù)據(jù)可知，按正常流量工作1h，抽水的體積V=46m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得水的質(zhì)量：
m_水=ρV=1×10³kg/m³×46m³=4.6×10⁴kg，
這些水的重力：
G_水=m_水g=4.6×10⁴kg×10N/kg=4.6×10⁵N，
將水抽到30m高處，汽油機(jī)水泵對(duì)水做的有用功：
W_有用=G_水h=4.6×10⁵N×30m=1.38×10⁷J；
（3）由η=$\frac{{W}_{有用}}{{Q}_{放}}$得需要完全燃燒汽油放出的熱量：
Q_放=$\frac{{W}_{有用}}{η}$=$\frac{1.38×1{0}^{7}J}{40%}$=3.45×10⁷J，
由Q_放=mq得需要完全燃燒汽油的質(zhì)量
m_汽油=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{3.45×1{0}^{7}J}{4.6×1{0}^{7}J/kg}$=0.75kg．
答：（1）當(dāng)汽油機(jī)水泵不工作時(shí)，對(duì)地面的壓強(qiáng)是3000Pa；
（2）某次按正常流量工作1小時(shí)，將水抽到30m高處，汽油機(jī)水泵對(duì)水做了1.38×10⁷J；
（3）如機(jī)組的機(jī)械效率為40%，上述情況下正常工作1小時(shí)消耗0.75kg汽油．

點(diǎn)評(píng) 本題為力學(xué)綜合題，考查了重力公式、密度公式、壓強(qiáng)公式、功的公式、效率公式、燃料完全燃燒放熱公式的應(yīng)用，能從表中數(shù)據(jù)得出相關(guān)信息是關(guān)鍵．