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11.超高压水切割又称“水刀”,它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技术参数:(1Mpa=106Pa)
型号电源压强p(MPa)喷嘴横截面
S(m2
流量
Q(m3/s)
2230交流3005×10-84.5×10-5
求:(1)若不考虑水从喷嘴喷出后横截面积的变化,求高压水流对切割面的压力大小.
(2)求高压水从喷嘴喷出时的速度v的大小.

分析 (1)知道压强和受力面积,根据公式F=pS即可求出压力;
(2)表中“流量4×10-5m3/s”表示每秒钟从喷嘴中喷出水的体积为4×10-5m3;知道喷嘴横截面积,可以根据v=$\frac{Q}{S}$计算出水流的速度.

解答 解:(1)根据p=$\frac{F}{S}$得压力:
F=pS=300×106Pa×5×10-8m2=15N;
(2)表中“流量Q=4×10-5m3/s”表示每秒钟从喷嘴中喷出水的体积为4×10-5m3;又知喷嘴的横截面积为S=5×10-8m2
可以根据$\frac{Q}{S}$计算出每秒种从喷嘴喷出水的长度,即水流的速度v;
v=$\frac{Q}{S}$=$\frac{4×1{0}^{-5}{m}^{3}/s}{5×1{0}^{-8}{m}^{2}}$=800m/s;
答:(1)若不考虑水从喷嘴喷出后横截面积的变化,高压水流对切割面的压力大小为15N;
(2)求高压水从喷嘴喷出时的速度v的大小为800m/s.

点评 此题考查压强和速度的大小计算,关键是知道表中“流量4×10-5m3/s”的含义.

练习册系列答案
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3.小明利用如图甲所示电路测定小灯泡的功率.被测小灯泡的额定电压为2.5V,电阻约为10Ω左右.实验室有如下器材:电源(电压为6V)、电流表(0~0.6A、0~3A)、电压表(0~3V、0~15V)、开关各一个、导线若干、滑动变阻器三只:R1(20Ω0.5A)、R2(50Ω 0.5A)、R3

(1)实验前在检查仪器时,发现电流表指针如图乙所示,则接下来的操作是将电流表指针调零.正确连接电路闭合开关后,发现无论怎样移动滑动变阻器滑片,灯泡都不亮,电压表示数接近6V,电流表示数几乎为0,电路的故障可能是灯泡断路.
(2)排除电路故障后,闭合开关,改变滑动变阻器的阻值,多次测量,小明画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图象(如图丙),则小灯泡的额定功率为0.625W.在多次测量中,小明还发现:当电压表的示数增大时,电压表与电流表的示数之比变大.(选填“变大”、“变小”或“不变”).
(3)小明又取了一个规格、型号完全相同的旧灯泡进行实验,发现在额定电压下工作时,灯泡亮度明显偏暗,小明仔细观察,发现这只灯泡的玻璃内壁变黑.灯泡亮度偏暗的原因是灯丝发光时发生升华而变细,消耗的实际功率变小的缘故(选填“大、小).
(4)灯泡的功率测量完毕,小明用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻更换电路中的灯泡,探究电流跟电阻的关系,得到如图丁所示的电流I随电阻R变化的图象,则小明应选用滑动变阻器R2(选填“R1”、“R2”或“R3”).若某次实验中滑动变阻器连入的阻值为14Ω,则所选定值电阻的阻值为10Ω.

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