Question

7．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．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”．

清洗机的名牌
型号	CC5020	额定压强	5×106Pa
电源	220V/50Hz	额定流量	20L/min
额定功率	2.2kW	防护等级	IP25

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，使用水大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
（1）你认为该清洗机动力设备的主要原理是图中的D

（2）若清洗一辆汽车平均耗时10min，则清洗一辆汽车平均用水多少kg？需要消耗电能多少J．
（3）清洗机正常工作10min，清洗机对水做的功是多少焦耳？
（4）该清洗机正常工作时的效率是多少？

Answer 1

分析 （1）清洗机的动力实际上是由电动机提供的，电动机的工作原理是：通电导线在磁场中受到力的作用，分析各图示情景，找出符合电动机工作原理的一项．
（2）根据流量求出10min所用水的体积，然后由密度公式的变形公式求出水的质量；根据清洗机的功率，由公式W=Pt求出消耗的电能．
（3）根据题意知功W=FL=pSL，代入数据可求出清洗机对水做的功．
（4）已知清洗机消耗的电能与清洗机对水做的功，由效率公式可以求出清洗机的效率．

解答 解：
（1）清洗机的动力原理是：通电导线在磁场中受到力的作用，由图可知，D是通电导线在磁场中受力实验，因此，该清洗机动力设备的主要原理图中的D；
（2）10min水的体积V=20L/min×10min=200L=0.2m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得水的质量m=ρV=1×10³kg/m³×0.2m³=200kg；
消耗的电能W=Pt=2.2×10³W×10×60s=1.32×10⁶J；
（3）清洗机正常工作10min，清洗机对水做的功
W_水=Fs=pSL=pV=5×10⁶pa×0.2m³=1×10⁶J，
（4）洗机正常工作时的效率
η=$\frac{{W}_{水}}{W}$×100%=$\frac{1×1{0}^{6}J}{1.32×1{0}^{6}J}$×100%≈75.8%．
故答案为：
（1）D；
（2）若清洗一辆汽车平均耗时10min，则清洗一辆汽车平均用水200kg，需要消耗电能1.32×10⁶J；
（3）清洗机正常工作10min，清洗机对水做的功是1×10⁶J；
（4）该清洗机正常工作时的效率是75.8%．

点评 本题难度不大，是一道综合计算题，认真审题，充分理解题意是正确解题的前提与基础，解题是要注意单位换算