题目内容
我国研制的高压万能水切割机以神奇的水刀切割功能．在国际机床展览会上引起轰动．这种“水刀”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108-109Pa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的部分技术参数：
提示：1MPa=106Pa，1L=1.0×10-3m3．
（1）高速水流为什么能切割坚硬的物体？
（2）根据上表技术参数，高压水切割机工作时水流对切割面的压力为多大？在计算过程中，用到了什么近似条件？
（3）高压水切割机的切割效率是多少？
下表是某高压水切割机的部分技术参数：
| 型 号 | 压强 （MPa） |
喷嘴横截面积 （m2） |
排量 （L/min） |
油泵电机功率 （kw） |
| 2230 | 300 | 5×10-8 | 2.7 | 22.5 |
（1）高速水流为什么能切割坚硬的物体？
（2）根据上表技术参数，高压水切割机工作时水流对切割面的压力为多大？在计算过程中，用到了什么近似条件？
（3）高压水切割机的切割效率是多少？
分析：（1）根据动能的影响因素：动能与物体的速度和质量有关，质量一定时流体的速度越大、动能越大；
（2）由表格信息可知，高压水切割机工作时水流对切割面的压强，水从喷嘴喷出后不考虑横截面积变化时，切割面的面积，根据压强公式求出压力；
（3）由排量的物理含义可知以喷射水的速度，根据P=
=
=Fv可求水刀的有效功率，再根据η=
=
=
求出切割效率．
（2）由表格信息可知，高压水切割机工作时水流对切割面的压强，水从喷嘴喷出后不考虑横截面积变化时，切割面的面积，根据压强公式求出压力；
（3）由排量的物理含义可知以喷射水的速度，根据P=
| W |
| t |
| FL |
| t |
| W有 |
| W总 |
| P有t |
| P总t |
| P有 |
| P总 |
解答：解：（1）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；
（2）由表可知，对切割表面产生的压强：
p=300MPa=3×108Pa，
喷出水流的横截面积：
S=5×10-8m2，
由p=
得：
F=pS=3×108Pa×5×10-8=15N，
近似条件：水从喷嘴喷出后，不考虑横截面积变化．
（3）由排量的物理含义可知：
Q=
=
=Sv，
所以喷射水的速度：
v=
=
=5.4×104m/min=900m/s，
水刀的有效功率：
P有=
=
=Fv=15N×900m/s=1.35×104W=13.5KW，
切割效率：
η=
=
=
=
=60%．
答：（1）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；
（2）高压水切割机工作时水流对切割面的压力为15N，在计算过程中用到的近似条件是：水从喷嘴喷出后，不考虑横截面积变化；
（3）高压水切割机的切割效率是60%．
（2）由表可知，对切割表面产生的压强：
p=300MPa=3×108Pa，
喷出水流的横截面积：
S=5×10-8m2，
由p=
| F |
| S |
F=pS=3×108Pa×5×10-8=15N，
近似条件：水从喷嘴喷出后，不考虑横截面积变化．
（3）由排量的物理含义可知：
Q=
| V |
| t |
| SL |
| t |
所以喷射水的速度：
v=
| Q |
| S |
| 2.7×10-3m3/min |
| 5×10-8m2 |
水刀的有效功率：
P有=
| W |
| t |
| FL |
| t |
切割效率：
η=
| W有 |
| W总 |
| P有t |
| P总t |
| P有 |
| P总 |
| 13.5KW |
| 22.5KW |
答：（1）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；
（2）高压水切割机工作时水流对切割面的压力为15N，在计算过程中用到的近似条件是：水从喷嘴喷出后，不考虑横截面积变化；
（3）高压水切割机的切割效率是60%．
点评：本题考查了动能的影响因素、压力的大小、效率以及功的计算的知识点，要求学生牢记有关计算公式，同时会灵活应用．
练习册系列答案
相关题目
我国研制的高压万能水切割机以神奇的水刀切割功能．在国际机床展览会上引起轰动．这种“水刀”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108-109Pa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的部分技术参数：
| 型 号 | 压强 （MPa） | 喷嘴横截面积 （m2） | 排量 （L/min） | 油泵电机功率 （kw） |
| 2230 | 300 | 5×10-8 | 2.7 | 22.5 |
（1）高速水流为什么能切割坚硬的物体？
（2）根据上表技术参数，高压水切割机工作时水流对切割面的压力为多大？在计算过程中，用到了什么近似条件？
（3）高压水切割机的切割效率是多少？
我国研制的高压万能水切割机以神奇的水刀切割功能．在国际机床展览会上引起轰动．这种“水刀”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
Pa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的部分技术参数：
| 型 号 | 压强 （MPa） | 喷嘴横截面积 （m2） | 排量 （L／min） | 油泵电机功率 （kw） |
| 2230 | 300 | 5× | 2.7 | 22.5 |
提示：
，
．
（1）高速水流为什么能切割坚硬的物体?
（2）根据上表技术参数，高压水切割机工作时水流对切割面的压力为多大?在计算过程中，用到了什么近似条件?
（3）高压水切割机的切割效率是多少?