（2013•崇安区二模）超高压水切割又称“水刀”（如图的设备），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
（2013•崇安区二模）超高压水切割又称“水刀”（如图的设备），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 （Pa） | 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） |
| 2230 | 3.04×108 | 5×10-8 | 2.7 | 22.8 | 电子 | 380 |
（1）正常工作时，流过油泵电机的电流是______A，工作一小时耗电______KW•h
（2）“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______．
（3）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？
（4）高压水切割机的切割效率是多少？
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解题思路：（1）已知电机功率和电源电压，利用公式I=[P/U]得到电机工作电流；已知电机功率和通电时间，利用公式W=Pt得到电机工作时消耗的电能；
（2）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，动能增大；
（3）求压力需要知道压强和受力面积，根据公式F=pS，代入数值即可求出；
（4）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（3）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．
（2）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，动能增大；
（3）求压力需要知道压强和受力面积，根据公式F=pS，代入数值即可求出；
（4）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（3）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．
（1）∵P=UI，
∴电机工作时的电流为I=[P/U]=
22.8×103W
380V=60A，
∵P=[W/t]，
∴电机消耗的电能为W=Pt=22.8kW×1h=22.8kW•h；
（2）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；
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．
（3）∵p=[F/S]，
∴F=pS=3.04×108Pa×5×10-8m2=15.2N；
（4）电机1min消耗的电能为W总=P电t=22800W×60s=1.368×106J，
切割线的长度为H=[Q/S]=
2.7×10−3m3
5×10−8m2=5.4×104m，
W有用=FS=15.2N×5.4×104m=8.208×105J
η=
W有用
W总×100%=
8.208×105J
1.368×106J×100%=60%．
答：
（1）60；22.8；
（2）动能；速度一定时流体的质量增加，动能增大；
（3）高压水流对切割面的压力为15.2N；
（4）高压水切割机的切割效率是60%．
点评：
本题考点： 电功率与电压、电流的关系；压强的大小及其计算；动能的影响因素；电功率与电能、时间的关系．
考点点评： 此题考查了电功率变形公式的应用、动能的影响因素、压力的大小以及效率的计算等知识点，要求学生牢记电功率、压力与效率的计算公式．
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