Question

【題目】超高壓水切割又稱“水刀”，它是將普通水經過多級增壓后，通過一個極細的噴嘴噴出一道高速“水箭”，對切割表面產生108～109Pa的壓強．工業(yè)上常用來切割大理石、鋼板等堅硬物體．下表是某高壓水切割機技術參數：

型號	壓強（Pa）	噴嘴橫截面積（m2）	排量（m3/s）	油泵電機功率（kw）	換向方式	電源（V）
2230	4×108	5×10﹣8	4×10﹣5	22	電子	380

（1）“水刀”有純水切割和加磨料切割（磨料為密度大于水的石英砂、金剛砂）兩種．高速水流能切割堅硬物體是因為高速水流具有較大的（填一種能量名稱），加入磨料后切割能力大大提高了，這是因為 ．
（2）若不考慮水從噴嘴噴出后橫截面積的變化，高壓水流對切割面的壓力為多大？
（3）高壓水切割機的切割效率是多少？（結果保留到1%）

Answer 1

【答案】
（1）動能；質量越大，具有的動能也越大
（2）解：由p= 可得，高壓水流對切割面的壓力：

F=pS=4×108Pa×5×10﹣8m2=20N；

答：若不考慮水從噴嘴噴出后橫截面積的變化，高壓水流對切割面的壓力為20N；

（3）解：由排量的物理含義可知：

Q= = =Sv，

所以噴出水流的速度：

v= = =800m/s，

水刀的有用功率：

P有= = =Fv=20N×800m/s=1.6×104W=16kW，

高壓水切割機的切割效率：

η= = = = ×100%≈73%．

答：高壓水切割機的切割效率是73%．

【解析】解：（1）高速水流能切割堅硬物體是因為高速水流具有較大的動能；因動能的大小與物體的質量和速度有關，在速度一定時，質量越大，動能就越大， 所以，加入磨料后切割能力大大提高了；
【考點精析】掌握壓強的大小及其計算是解答本題的根本，需要知道壓強的計算公式及單位：公式：p =F/s ,p表示壓強，F表示壓力，S表示受力面積壓力的單位是 N，面積的單位是 m2, 壓強的單位是 N/m2,叫做帕斯卡，記作Pa ．1Pa=1N/m2．(帕斯卡單位很小，一粒平放的西瓜子對水平面的壓強大約為20Pa）．