Question

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清洗機是利用高壓水清洗車輛表面污垢的機器．有一種無錫生產(chǎn)的CC5020型清洗機的銘牌如下表所示．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，所以W=FL=PSL=…注：P的單位為Pa，S為水管橫截面積，單位為m2

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

（1）你認為該清洗機動力設備的主要原理與下圖中的

B

相同．

（2）若清洗一輛汽車平均耗時10min，則清洗一輛汽車平均用水多少kg？清洗機對水做的功是多少J？
（3）該清洗機正常工作時的效率是多少？

Answer 1

分析：（1）清洗機的動力實際上是由電動機提供的，電動機的工作原理是：通電導線在磁場中受力運動，分析各圖示情景，找出符合電動機工作原理的一項；
（2）根據(jù)流量求出10min所用水的體積，然后由密度公式的變形公式求出水的質(zhì)量；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；
（3）根據(jù)W=Pt求出消耗的電能，由效率公式可以求出清洗機的效率．

解答：解：（1）清洗機的動力原理是：通電導線在磁場中受力運動，由圖可知，B是通電導線在磁場中受力實驗，因此，該清洗機動力設備的主要原理圖中的B；
（2）10min水的體積：
V=20L/min×10min=200L=0.2m³，
根據(jù)ρ=

m

V

可得，水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.2m³=200kg，
清洗機正常工作10min，清洗機對水做的功：
W_水=FL=PSL=PV=5×10⁶Pa×0.2m³=1×10⁶J；
（3）此時消耗的電能：
W=Pt=2200W×10×60s=1.32×10⁶J．
該清洗機正常工作時的效率：
η=

W水

W

×100%=

1×106J

1.32×106J

×100%≈75.8%．
答：（1）B；
（2）若清洗一輛汽車平均耗時10min，則清洗一輛汽車平均用水200kg，清洗機對水做的功是1×10⁶J；
（3）該清洗機正常工作時的效率是75.85%．

點評：本題考查了電動機的原理和密度公式、做功公式、電功公式、效率公式的應用，關鍵是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．