Question

9．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型清洗机的铭牌如下表所示．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（可以认为沿着水管方向）移动距离为L，则F对水做的功为：W=FL，而F=pS，所以W=PSL=PV注：P的单位为Pa，S为水管横截面积，单位为m²，V为水的体积，单位为m³．
清洗机的铭牌

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

（1）你认为该清洗机动力设备的主要原理与下图中的B相同．

（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？清洗机对水做的功是多少J？
（3）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力运动，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；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；
（3）根据W=Pt求出消耗的电能，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力运动，由图可知，B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B；
（2）10min水的体积：
V=20L/min×10min=200L=0.2m³，
根据ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的质量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.2m³=200kg，
清洗机正常工作10min，清洗机对水做的功：
W_水=FL=pSL=pV=5×10⁶Pa×0.2m³=1×10⁶J；
（3）此时消耗的电能：
W=Pt=2200W×10×60s=1.32×10⁶J．
该清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%．
答：（1）B；
（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，清洗机对水做的功是1×10⁶J；
（3）该清洗机正常工作时的效率是75.8%

点评 本题考查了电动机的原理和密度公式、做功公式、电功公式、效率公式的应用，关键是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．