Question

（2009?北塘区二模）阅读短文，回答问题
清洗机是利用高压水清洗车辆表面污垢的机器（如图）．有一种无锡生产的CC5020型清洗机的铭牌如表所示．清洗机工作时，利用外加电力所产生的压强将水从水管中压出．其对水的压力可用压强与水管横截面积之积得出，而清洗机对水所做的功就是此力所为，详情见“信息快递”．信息快递：
怎样计算清洗机对水所做的功？
设压力F作用在水上，使水在F的方向（可以认为是沿着水管方向）上移动距离为L，则F对水做的功为：
    W=FL，而F=PS，所以 W=FL=PSL=…
 注：P的单位为Pa，S为水管横截面积，单位为m²
 
清洗机的铭牌

型号	CC5020	额定 压力	5×106Pa
电源	220V/50Hz	额定 流量	20L/min
额定功率	2.2kW	防护 等级	IP25

（1）你认为清洗机的动力设备是

电动机

（选填“电动机”或“热机”），其主要原理是通电导体在

磁场

中要受到力的作用．
（2）从物理学的角度看，铭牌中有一个物理量名称与单位不一致，请你指出这个物理量名称并说明如何更正．错的物理量名称是

铭牌中的“额定压力”与单位“pa”不一致

，应当改为

额定压强

（3）清洗机正常工作时，通过清洗机的电流是

10

A．若清洗一辆汽车平均耗时10min，则清洗一辆汽车平均用水

200

kg，需要消耗电能

1.32×10⁶

J．
（4）清洗机正常工作10min，清洗机对水做多少功？
（5）该清洗机正常工作时的效率是多少？（保留一位小数）

Answer 1

分析：（1）热机需要消耗燃料，即需要消耗汽油或柴油；而电动机需要消耗电能，产生机械能，其是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的；
（2）压力（力）的单位是牛顿，符号N，可见额定压力与单位不符；
（3）清洗机正常工作时，清洗机的电功率为额定功率，又知道工作电压，利用公式P=UI求清洗机正常工作时通过的电流；知道每天清洗时间、清洗机的额定流量，可求一天需要用水的体积；知道清洗时间和清洗机的电功率，利用公式W=Pt求消耗的电能．
（4）据题目中所提示的信息：W=FL，而F=PS，可得，W=FL=PSL=PV，故带上公式计算即可得出10min清洗机对水做 的功．
（5）机械效率就是有用功所占总功的百分数，在这里对水所做的功是有用功，而消耗的电能是总功，故据机械效率的计算公式计算可得结果．

解答：解：（1）该题中已提示“清洗机工作时，利用外加电力所产生的压强将水从水管中压出”，故需要消耗电能，即是利用电动机来工作的，其是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的；
（2）铭牌中的“额定压力”与单位“pa”不一致，应改为“额定压强”；
（3）∵清洗机正常工作，
∴P=2.2kW=2200W，
又∵P=UI，
∴清洗机正常工作时通过的电流：I=

P

U

=

2200W

220V

=10A；
∵清洗机正常工作，
清洗一辆汽车需要水的体积V=20L/min×10min=200L；
∴清洗一辆汽车需要水的质量是m=ρV=1000kg/m³×200×10^-3m³=200kg；
此时消耗的电能是：W=Pt=2200W×10×60s=1320000J=1.32×10⁶J．
（4）此时清洗机正常工作10min对水做功为：W=pV=5×10⁶Pa×0.02m³/min×10min=1.0×10⁶J；
（5）η=

W有

W总

=

1.0×106J

1.32×106J

×100%=75.8%；
故答案为：（1）电动机；  磁场；（2）铭牌中的“额定压力”与单位“pa”不一致；应改为“额定压强”（3）10；200；1.32×10⁶；（4）清洗机对水做功1.0×10⁶J；（5）其机械效率是75.8%．

点评：本题考查压力单位、电流、体积、消耗电能的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，要学会从题目所给信息中找到有用的数据，解题过程中要注意单位的换算．