Question

【题目】超高压水刀是一种新技术产品，一般由水泵、射流发生装置、工作机构等组成．它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”，可以对坚硬物体实施切割，如图所示．某超高压水刀喷嘴横截面积S=5×10-8m2，喷水速度v=800m/s，高速“水箭”对该切割面的压强p=300MPa．已知水泵电机功率P=20kW，水的密度ρ=1.0×103kg/m3．求：

（1）水刀正常工作1min消耗的电能；

（2）高速“水箭”对切割面的压力；

（3）每秒钟从喷嘴喷出的水的质量；

Answer 1

【答案】（1）1.2×106J；（2）15N；（3）0.04kg

【解析】试题分析：（1）由P=W/t可得：消耗的电能：W=Pt=20000W×60s=1.2×106J；

（2）p=300MPa=300×106Pa=3×108Pa，由p=F/S得：F=pS=3×108PaPa×5×10-8m2 =15N；

（3）每秒钟喷出水的体积为：V=SL=Svt=5×10-8m2×800m/s×1s=4×10-5m3

由ρ=m/V得水的质量为：m=ρV=1.0×103kg/m3×4×10-5m3=0.04kg；