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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...

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技术参数:
型号压强
(MPa)
喷嘴横截面积(m2排量
(L/min)
油泵电机功率 (kw)换向
方式
电源
(V)
22303005×10-82.722.5电子380
提示:①表中“排量2.7L/min”表示每分钟从喷嘴中喷出水2.7升.
②1MPa=106Pa,1L=1×10-3m3
请回答:
(1)“水刀”有纯水切割和加磨料切割(磨料为密度大于水的石英砂、金刚砂)两种.高速水流能切割坚硬物体是因为高速水流具有较大的______(填一种能量名称),加入磨料后切割能力大大提高了,这是因为______
(2)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为多大?
(3)高压水切割机的切割效率是多少?
(1)根据动能的影响因素:动能与物体的速度和质量有关;速度一定时流体的质量增加从而动能增大; (2)求压力需要知道压强和受力面积,根据公式,代入数值即可求出; (3)求切割效率,需要知道有用功和总功,根据电机的功率和时间可求出总功,根据切割机水的排量和喷嘴的横截面积,求出切割线长度,由(1)中的压力和切割线长度可求出有用功,根据效率公式,代入数值即可求出效率. 【解析】 (1)速度一定时流体的质量增加从而动能增大;加入磨料后切割能力大大提高了,是因为 速度一定时流体的质量增加从而动能增大. (2)根据公式:F=pS=300×106Pa×5×10-8m2=15N; (3)根据公式:22.5kW=22500W,1min=60s,W总=P电t=22500W×60s=1.35×106J H===5.4×104m,W有=FS=15N×5.4×104m=8.1×105J η=×100%=×100%=60% 答:高速水流能切割坚硬物体是因为高速水流具有较大的动能,加入磨料后切割能力大大提高了,这是因为增加了冲量;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为15N;高压水切割机的切割效率是60%.
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考点分析:
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表一 (ρ=8.9×103kg/m3
实验序号材料高度(cm)底面积(cm2  )
12010
22020
32030
表二(ρ=7.9×103kg/m3
实验序号材料高度(cm)底面积( cm2  )
42010
52020
62030
表三(ρ=8.9×103kg/m3
实验序号材料高度(cm)底面积(cm2   )
71010
81020
91030
(1)分析比较实验序号1、2、3(或4、5、6,或7、8、9)的数据及观察到的现象,可得出的初步结论是:当圆柱体材料的密度和高度相同时,压力的作用效果与底面积 ______(选填“有关”或“无关”).
(2)分析比较实验序号 ______的数据及观察到的现象,可得出的初步结论是:当圆柱体的高度相同时,材料的密度越大,压力的作用效果越显著.
(3)请分析比较实验序号1与7(或2与8,或3与9)的数据及观察到的现象,可得出的初步结论:______
(4)进一步综合分析比较表一、表二、表三中的数据及观察到的现象,并归纳得出结论.
(a)分析比较表一、表二或表三中的数据及观察到的现象,可初步得出:______
(b)分析比较表一、表二和表三中的数据及观察到的现象,可初步得出:______
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小明想:浮力是液体对物体向上的托力,而物体间力的作用是相互的,所以物体对液体一定有向下的压力,那么浮力的大小和物体对液体压力的大小有什么关系呢?
(1)小明和小红利用烧杯、水、天平、合金圆柱体、细线和弹簧测力计,进行了如下探究:
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②用弹簧测力计测出圆柱体的重力G;
③如图所示,将圆柱体部分浸入烧杯的水中,静止在某一深度,记下弹簧测力计的示数F,则圆柱体所受水的浮力为______(用弹簧测力计所测得的量来表示);此时向天平的右盘加上适量的砝码,使天平重新平衡,记下天平的读数m2,则圆柱体对水的压力为______(用天平所测得的量来表示).
(2)下表为小明和小红记录的实验数据:(表中h2>h1
圆柱体的位置圆柱体的重力G/N弹簧测力计的示数F/N烧杯和水的总质量m1/g天平的读数m2/g
圆柱体部分浸入2.62.4180200
圆柱体浸没深度h12.62.2180220
圆柱体浸没深度h22.62.2180220
①通过分析表格中数据,可得出:浮力的大小______(选填“大于”、“小于”或“等于”)物体对液体压力的大小;此外你还可以得出的结论有:______(写出一条即可).
②由表格中的数据可知,该圆柱体的密度为______

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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