Question

8．2012年2月在CCTV10“我愛發(fā)明”中對“水刀”的威力進(jìn)行了探究，“水 刀”是指超高壓水切割，它是將普通水經(jīng)過多級增壓后，通過一個極細(xì)的噴嘴噴出一道高速“水箭”，對切割表面產(chǎn)生較大的壓強．工業(yè)上常用“水刀”來切割大理石、牛皮、鋼板等堅硬物體．下面是某高壓水切割機技術(shù)參數(shù)：

型號	壓強（Pa）	噴嘴橫截面積 （m2）	排量 （L/min）	油泵電機功率 （kW）	電源 （V）
2230	3×108	5×10-8	2.7	22.5	380

（1）“水刀”有純水切割和加磨料切割（磨料為密度大于水的石英沙、金剛砂）兩種．高速水流能切割堅硬物體是因為高速水流具有較大的動能，加入磨料后切割能力大大提高是因為速度一定時流體的質(zhì)量增加從而動能增加．
（2）若不考慮水從噴嘴噴出后橫截面積的變化，高壓水流對切割面的壓力為多大？
（3）此高壓水切割機工作2小時消耗的電能為多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)動能的影響因素：動能與物體的速度和質(zhì)量有關(guān)；速度一定時流體的質(zhì)量增加從而動能增大；
（2）求壓力需要知道壓強和受力面積，根據(jù)公式，代入數(shù)值即可求出；
（3）根據(jù)W=Pt計算消耗的電能．

解答 解：（1）由于動能的大小與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)，所以高速水流能切割堅硬物體是因為高速水流具有較大的動能．
速度一定時流體的質(zhì)量增加從而動能增大，因此加入磨料后切割能力大大提高了，
（2）根據(jù)公式p=$\frac{F}{S}$可得高壓水流對切割面的壓力為：F=pS=3×10⁸Pa×5×10^-8m²=15N；
（3）由P=$\frac{W}{t}$得，消耗的電能：
W=Pt=22.5kW×2h=45kW•h．
故答案為：（1）動能；速度一定時流體的質(zhì)量增加從而動能增加．
（2）高壓水流對切割面的壓力為15N；
（3）此高壓水切割機工作2小時消耗的電能為45kW•h．

點評 考查了動能的影響因素、壓力的大小以及電功的計算的知識點，要求學(xué)生牢記相應(yīng)的基本公式，關(guān)鍵是能夠從表格中獲取所需的數(shù)據(jù)信息．