题目内容

19.G20即将在杭州召开,“低碳、环保、节能”可能是要讨论的重要议题.某节水喷灌系统如图所示,喷口距地面的高度h,能沿水平方向旋转,喷口离转动中心的距离为a,水可沿水平方向以速度v0喷出,每秒喷出水的质量m0.所用的水是从井下抽取的,井中水面离地面的高度H,并一直保持不变.水泵的输出功率与输入功率之比称为水泵的抽水效率η.下列说法正确的是(  )
A.灌溉系统的喷灌半径为v0$\sqrt{\frac{2h}{g}}$
B.在空中“流动”的水的质量为m0$\sqrt{\frac{2h}{g}}$
C.水泵的输出功率为$\frac{2{m}_{0}g(H+h)+{m}_{0}{V}_{0}^{2}}{2η}$
D.水落地时速度与水平地面夹角的正切值tanθ=$\frac{{V}_{0}}{\sqrt{2gh}}$

分析 水从喷口喷出后做平抛运动,已知高度h求出平抛的时间,结合初速度v0,由平抛运动的规律求出水平位移,即得到喷灌半径.根据时间和每秒喷出水的质量m0,求在空中“流动”的水的质量.水泵的抽水效率η等于水泵的输出功率与输入功率之比.水泵的输入功率等于电动机的输出功率,水泵的输出功率使水获得机械能的功率.

解答 解:A、水从喷口喷出后做平抛运动,由下落高度h=$\frac{1}{2}$gt2,解得 t=$\sqrt{\frac{2h}{g}}$
灌溉系统的喷灌半径为 x=a+v0t=a+v0$\sqrt{\frac{2h}{g}}$.故A错误.
B、在空中“流动”的水的质量为 m=m0t=m0$\sqrt{\frac{2h}{g}}$,故B正确.
C、水泵的输出功率 P=$\frac{W}{t′}$=$\frac{{m}_{0}g(H+h)+\frac{1}{2}{m}_{0}{v}_{0}^{2}}{t′}$,其中t′=1s,所以P=$\frac{2{m}_{0}g(H+h)+{m}_{0}{v}_{0}^{2}}{2}$.故C错误.
D、水落地时速度与水平地面夹角的正切值 tanθ=$\frac{{v}_{y}}{{v}_{0}}$=$\frac{\sqrt{2gh}}{{v}_{0}}$,故D错误.
故选:B

点评 本题运用平抛运动和能量守恒定律分析和解决实际问题,抓住能量是如何转化是解题的关键,还要明确水泵的抽水效率η等于水泵的输出功率与输入功率之比.

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