Question

【题目】超高压水切割又称“水刀”，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（m3/s）	油泵电机功率（kw）	换向方式	电源（V）
2230	4×108	5×10﹣8	4×10﹣5	22	电子	380

（1）“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 ．
（2）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？
（3）高压水切割机的切割效率是多少？（结果保留到1%）

Answer 1

【答案】
（1）动能；质量越大，具有的动能也越大
（2）解：由p= 可得，高压水流对切割面的压力：

F=pS=4×108Pa×5×10﹣8m2=20N；

答：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20N；

（3）解：由排量的物理含义可知：

Q= = =Sv，

所以喷出水流的速度：

v= = =800m/s，

水刀的有用功率：

P有= = =Fv=20N×800m/s=1.6×104W=16kW，

高压水切割机的切割效率：

η= = = = ×100%≈73%．

答：高压水切割机的切割效率是73%．

【解析】解：（1）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；因动能的大小与物体的质量和速度有关，在速度一定时，质量越大，动能就越大， 所以，加入磨料后切割能力大大提高了；
【考点精析】掌握压强的大小及其计算是解答本题的根本，需要知道压强的计算公式及单位：公式：p =F/s ,p表示压强，F表示压力，S表示受力面积压力的单位是 N，面积的单位是 m2, 压强的单位是 N/m2,叫做帕斯卡，记作Pa ．1Pa=1N/m2．(帕斯卡单位很小，一粒平放的西瓜子对水平面的压强大约为20Pa）．