题目内容
13．
如图所示为FDP30C型柴油水泵机组（水泵机组动力由柴油机提供），它的优点是重量轻、体积小、功率大；省时、省油、省心．该水泵机组的效率为40%，正常工作1小时可以将54m3的水抽到20m高处，请计算这个过程中：（g=10N/kg，q柴油=4.3×107J/kg）．（1）水泵机组对水做了多少功？
（2）水泵机组的有用功功率是多少？
（3）水泵机组消耗多少柴油？（结果保留两位小数）
分析 （1）已知1h所抽送的水的体积，利用重力公式和密度公式求这些水的重力大小，知道水被提升的高度，水泵机组对水做了多少功；
（2）利用P=$\frac{W}{t}$可求得水泵机组的有用功功率；
（3）该水泵机组的效率为40%，可求转化为水泵轴的机械能的热量，根据热机效率求柴油完全燃烧所释放的总热量，再利用燃料完全燃烧放热公式求水泵机组消耗多少柴油．
解答 解：
（1）1h所抽送的水的体积为：V=54m3，
这些水的重力大小：G=mg=ρ水Vg=1.0×103kg/m3×54m3×10N/kg=5.4×105N，
这些水被提升的高度为h=20m，所做的有用功为：W有=Gh=5.4×105N×20m=1.08×107J；
（2）水泵机组的有用功功率：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{1.08×1{0}^{7}J}{3600s}$=3000W；
（3）因为水泵的效率为η=40%，
根据η=$\frac{{W}_{有}}{Q}$可得，柴油完全燃烧所放出的热量：
Q=$\frac{{W}_{有}}{η}$=$\frac{1.08×1{0}^{7}J}{40%}$=2.7×107J，
则消耗柴油的质量为：m=$\frac{Q}{q}$=$\frac{2.7×1{0}^{7}J}{4.3×1{0}^{7}J/kg}$≈0.63kg．
答：
（1）水泵机组对水做了1.08×107J的功；
（2）水泵机组的有用功功率是3000W；
（3）水泵机组消耗0.63kg柴油．
点评 本题为力学和热学综合题，考查了学生对重力公式、密度公式、功的公式、功率公式、燃料完全燃烧放热公式的掌握和运用，知识点多、综合性强，要求灵活运用所学公式，属于难题
练习册系列答案
相关题目
如图所示，电源电压为6V且保持不变，当滑动变阻器的滑片P移动到最右端B时，闭合开关，电流表示数为0.2A，电压表示数为4V，求：
18．人们常说“铁比木头重”．这句话的确切含义是（ ）
| A． | 铁的重力比木头大 | B． | 铁的质量比木头大 | ||
| C． | 铁的密度比木头大 | D． | 铁的体积比木头大 |
5．在家庭电路中，当功率较大的空调启动时，与空调并联的照明灯泡会变暗．关于这一现象，下列说法正确的是（ ）
| A． | 进户线中的电流变大 | |
| B． | 电路中的电阻变大 | |
| C． | 电路中的电阻变小 | |
| D． | 空调两端的电压大于灯泡两端的电压 |
2．
在课外活动中，老师给出了下列器材：电源（电压为6V）、一个定值电阻（9Ω）、一个滑动变阻器（最大阻值是30Ω）、电压表、电流表、开关、和导线若干．活动中小明同学设计的电路图如图所示，正确的连线和调节滑片，小明测出的数据如表所示．
（1）数据记录表格一中的“功率”是那个器材的功率？答：滑动变阻器的功率．“功率”的变化情况是随着电流的增大，滑动变阻器的功率先变大后变小．
（2）小明通过分析数据提出了一个猜想：“在电源电压不变的情况下，图中的定值电阻和滑动变阻器的阻值相等时，滑动变阻器的功率最大”．为了验证猜想是否正确，小明用一个阻值为10Ω的电阻把原电路中的定值电阻换下，进行了一次验证，数据记录如表二，
你认为小明这次验证实验能否验证其猜想？答：不能（选填“能”或“不能”）；理由是：没有测量滑动变阻器连入电路的阻值小于定值电阻时的功率；
（3）现实验室有三个定值电阻，阻值分别是20Ω，30Ω，40Ω．为了继续验证小明的猜想，应选择的电阻是20Ω．
在课外活动中，老师给出了下列器材：电源（电压为6V）、一个定值电阻（9Ω）、一个滑动变阻器（最大阻值是30Ω）、电压表、电流表、开关、和导线若干．活动中小明同学设计的电路图如图所示，正确的连线和调节滑片，小明测出的数据如表所示．| 实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 电压表示数（V） | 4.5 | 4.0 | 3.5 | 3.0 | 2.5 | 2.0 | 1.5 | 1.0 |
| 电流表示数（A） | 0.17 | 0.22 | 0.28 | 0.34 | 0.39 | 0.44 | 0.50 | 0.56 |
| 功率（W） | 0.77 | 0.88 | 0.98 | 1.02 | 0.98 | 0.88 | 0.75 | 0.56 |
（2）小明通过分析数据提出了一个猜想：“在电源电压不变的情况下，图中的定值电阻和滑动变阻器的阻值相等时，滑动变阻器的功率最大”．为了验证猜想是否正确，小明用一个阻值为10Ω的电阻把原电路中的定值电阻换下，进行了一次验证，数据记录如表二，
| 实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 电压表示数（V） | 4.5 | 4.0 | 3.5 | 3.0 |
| 电流表示数（A） | 0.15 | 0.20 | 0.25 | 0.30 |
| 变阻器电阻（Ω） | 30.0 | 20.0 | 14.0 | 10.0 |
| 变阻器功率（W） | 0.68 | 0.80 | 0.86 | 0.90 |
（3）现实验室有三个定值电阻，阻值分别是20Ω，30Ω，40Ω．为了继续验证小明的猜想，应选择的电阻是20Ω．
如图所示，轻质杠杆OA可绕O点转动，杠杆长1米，在A处挂一重20牛的物体G．若在杠杆的中点B端施加最小的力F，使杠杆在水平位置平衡，则力F的大小至少为40牛，方向应竖直向上．