Question

（2009?北塘區(qū)二模）閱讀短文，回答問題
清洗機是利用高壓水清洗車輛表面污垢的機器（如圖）．有一種無錫生產(chǎn)的CC5020型清洗機的銘牌如表所示．清洗機工作時，利用外加電力所產(chǎn)生的壓強將水從水管中壓出．其對水的壓力可用壓強與水管橫截面積之積得出，而清洗機對水所做的功就是此力所為，詳情見“信息快遞”．信息快遞：
怎樣計算清洗機對水所做的功？
設壓力F作用在水上，使水在F的方向（可以認為是沿著水管方向）上移動距離為L，則F對水做的功為：
    W=FL，而F=PS，所以 W=FL=PSL=…
 注：P的單位為Pa，S為水管橫截面積，單位為m²
 
清洗機的銘牌

型號	CC5020	額定 壓力	5×106Pa
電源	220V/50Hz	額定 流量	20L/min
額定功率	2.2kW	防護 等級	IP25

（1）你認為清洗機的動力設備是

電動機

（選填“電動機”或“熱機”），其主要原理是通電導體在

磁場

中要受到力的作用．
（2）從物理學的角度看，銘牌中有一個物理量名稱與單位不一致，請你指出這個物理量名稱并說明如何更正．錯的物理量名稱是

銘牌中的“額定壓力”與單位“pa”不一致

，應當改為

額定壓強

（3）清洗機正常工作時，通過清洗機的電流是

10

A．若清洗一輛汽車平均耗時10min，則清洗一輛汽車平均用水

200

kg，需要消耗電能

1.32×10⁶

J．
（4）清洗機正常工作10min，清洗機對水做多少功？
（5）該清洗機正常工作時的效率是多少？（保留一位小數(shù)）

Answer 1

分析：（1）熱機需要消耗燃料，即需要消耗汽油或柴油；而電動機需要消耗電能，產(chǎn)生機械能，其是利用通電導線在磁場中受力的作用的原理制成的；
（2）壓力（力）的單位是牛頓，符號N，可見額定壓力與單位不符；
（3）清洗機正常工作時，清洗機的電功率為額定功率，又知道工作電壓，利用公式P=UI求清洗機正常工作時通過的電流；知道每天清洗時間、清洗機的額定流量，可求一天需要用水的體積；知道清洗時間和清洗機的電功率，利用公式W=Pt求消耗的電能．
（4）據(jù)題目中所提示的信息：W=FL，而F=PS，可得，W=FL=PSL=PV，故帶上公式計算即可得出10min清洗機對水做 的功．
（5）機械效率就是有用功所占總功的百分數(shù)，在這里對水所做的功是有用功，而消耗的電能是總功，故據(jù)機械效率的計算公式計算可得結果．

解答：解：（1）該題中已提示“清洗機工作時，利用外加電力所產(chǎn)生的壓強將水從水管中壓出”，故需要消耗電能，即是利用電動機來工作的，其是利用通電導線在磁場中受力的作用的原理制成的；
（2）銘牌中的“額定壓力”與單位“pa”不一致，應改為“額定壓強”；
（3）∵清洗機正常工作，
∴P=2.2kW=2200W，
又∵P=UI，
∴清洗機正常工作時通過的電流：I=

P

U

=

2200W

220V

=10A；
∵清洗機正常工作，
清洗一輛汽車需要水的體積V=20L/min×10min=200L；
∴清洗一輛汽車需要水的質量是m=ρV=1000kg/m³×200×10^-3m³=200kg；
此時消耗的電能是：W=Pt=2200W×10×60s=1320000J=1.32×10⁶J．
（4）此時清洗機正常工作10min對水做功為：W=pV=5×10⁶Pa×0.02m³/min×10min=1.0×10⁶J；
（5）η=

W有

W總

=

1.0×106J

1.32×106J

×100%=75.8%；
故答案為：（1）電動機；  磁場；（2）銘牌中的“額定壓力”與單位“pa”不一致；應改為“額定壓強”（3）10；200；1.32×10⁶；（4）清洗機對水做功1.0×10⁶J；（5）其機械效率是75.8%．

點評：本題考查壓力單位、電流、體積、消耗電能的計算，關鍵是公式及其變形的靈活運用，要學會從題目所給信息中找到有用的數(shù)據(jù)，解題過程中要注意單位的換算．