Question

【題目】超高壓水切割又稱(chēng)“水刀”，它是將普通水經(jīng)過(guò)多級(jí)增壓后，通過(guò)一個(gè)極細(xì)的噴嘴噴出一道高速“水箭”，對(duì)切割表面產(chǎn)生108～109Pa的壓強(qiáng)．工業(yè)上常用來(lái)切割大理石、鋼板等堅(jiān)硬物體．下表是某高壓水切割機(jī)技術(shù)參數(shù)：

型號(hào)	壓強(qiáng)（Pa）	噴嘴橫截面積（m2）	排量（m3/s）	油泵電機(jī)功率（kw）	換向方式	電源（V）
2230	4×108	5×10﹣8	4×10﹣5	22	電子	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砂、金剛砂）兩種．高速水流能切割堅(jiān)硬物體是因?yàn)楦咚偎�流具有較大的（填一種能量名稱(chēng)），加入磨料后切割能力大大提高了，這是因?yàn)?/span> ．
（2）若不考慮水從噴嘴噴出后橫截面積的變化，高壓水流對(duì)切割面的壓力為多大？
（3）高壓水切割機(jī)的切割效率是多少？（結(jié)果保留到1%）

Answer 1

【答案】
（1）動(dòng)能；質(zhì)量越大，具有的動(dòng)能也越大
（2）解：由p= 可得，高壓水流對(duì)切割面的壓力：

F=pS=4×108Pa×5×10﹣8m2=20N；

答：若不考慮水從噴嘴噴出后橫截面積的變化，高壓水流對(duì)切割面的壓力為20N；

（3）解：由排量的物理含義可知：

Q= = =Sv，

所以噴出水流的速度：

v= = =800m/s，

水刀的有用功率：

P有= = =Fv=20N×800m/s=1.6×104W=16kW，

高壓水切割機(jī)的切割效率：

η= = = = ×100%≈73%．

答：高壓水切割機(jī)的切割效率是73%．

【解析】解：（1）高速水流能切割堅(jiān)硬物體是因?yàn)楦咚偎�流具有較大的動(dòng)能；因動(dòng)能的大小與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)，在速度一定時(shí)，質(zhì)量越大，動(dòng)能就越大， 所以，加入磨料后切割能力大大提高了；
【考點(diǎn)精析】掌握壓強(qiáng)的大小及其計(jì)算是解答本題的根本，需要知道壓強(qiáng)的計(jì)算公式及單位：公式：p =F/s ,p表示壓強(qiáng)，F(xiàn)表示壓力，S表示受力面積壓力的單位是 N，面積的單位是 m2, 壓強(qiáng)的單位是 N/m2,叫做帕斯卡，記作Pa ．1Pa=1N/m2．(帕斯卡單位很小，一粒平放的西瓜子對(duì)水平面的壓強(qiáng)大約為20Pa）．