精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
15.某农田自动灌溉的喷射装置的截面图如图所示,它主要由水泵、竖直的细输水管道和喷头组成,喷头的喷嘴(长度可忽略不计)离地面的高度为h.水泵启动后,水从水池通过输水管道压到喷嘴并沿水平方向喷出,在地面上的落点与输水管道中心的水平距离为R,此时喷嘴每秒喷出水的质量为m0,整个供水系统的效率恒为η.忽略水池中水泵与地面的高度差,不计水进入水泵时的速度以及空气阻力,重力加速度为g.
(1)求水从喷嘴喷出时的速度v;
(2)求水泵的功率p;
(3)若要浇灌离输水管道中心R1处的蔬菜,求此时喷嘴每秒钟喷出水的质量m1

分析 (1)根据平抛运动在水平方向做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,求出水从喷嘴喷出时的速率.
(2)水泵所做的功与效率的乘积等于水动能和重力势能的增加,根据能量守恒求出水泵的功率P.
(3)根据平抛运动的规律求出平抛运动的初速度,从而通过密度公式,求出单位时间内喷出水的质量.根据能量守恒求出水泵的功率.

解答 解:(1)水从喷嘴喷出后作平抛运动,
水平方向:R=vt,
竖直方向:h=$\frac{1}{2}$gt2
解得:v=R$\sqrt{\frac{g}{2h}}$;
(2)设在△t时间内出水质量为m,
由能量守恒定律得:ηP△t=$\frac{1}{2}$mv2+mgh,
且有:m0=$\frac{m}{△t}$,
解得:P=$\frac{{m}_{0}g({R}^{2}+4{h}^{2})}{4hη}$;
(3)设水的密度为ρ,速度为v1,喷嘴的横截面积为S,
则:m0=ρSv,m1=ρSv1
由平抛运动有 R1=v1t,h=$\frac{1}{2}$gt2
解得:m1=$\frac{{R}_{1}}{R}$m0
答:(1)水从喷嘴喷出时的速度v为R$\sqrt{\frac{g}{2h}}$;
(2)水泵的功率P为$\frac{{m}_{0}g({R}^{2}+4{h}^{2})}{4hη}$;
(3)若要浇灌离输水管道中心R1处的蔬菜,此时喷嘴每秒钟喷出水的质量m1为$\frac{{R}_{1}}{R}$m0

点评 解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律.以及能够灵活运用能量守恒定律进行求解.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:解答题

5.如图所示,人重300N,物体重200N,地面粗糙,当人用100N的力向下拉绳子时,人和物体均处于静止状态,求:
(1)地面对人的支持力的大小;
(2)地面对物体的支持力的大小;
(3)地面对物体的摩擦力的大小.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:选择题

6.如图(a)所示,AB是某电场中的一条电场线.若带负电的粒子以某一初速度并且仅在电场力的作用下,沿AB由点A运动到点B,其速度图象如图(b)所示.下列关于A、B两点的电势ϕ和电场强度E和电势能EP大小的判断正确的是(  )
A.EA<EB
B.粒子从A点到B点过程,前半程电场力做功小于后半程的功
C.φA>φB
D.EPA>EPB

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:选择题

3.下列物理量属于矢量的是(  )
A.电场强度B.长度C.质量D.时间

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:选择题

10.如图所示,一辆玩具小车静止在光滑的水平导轨上,一个小球用细绳悬挂在车上,由图中位置无初速释放,则小球在下摆至最低点的过程中,下列说法正确的是(  )
A.绳的拉力对小球做正功
B.绳的拉力对小车做正功
C.球减少的重力势能等于球增加的动能
D.绳对球的拉力不做功

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:多选题

20.把一个导体放入匀强电场中,静电平衡时(  )
A.导体内感应电荷的电场方向向左
B.三点的场强相比,EA=EB<EC
C.三点的电势相比,φA>φB>φC
D.把一个负电荷从A移动到B,电场力做正功

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:多选题

7.如图,用细线栓一带负电小球在方向竖直向下的匀强电场中,在竖直面内做圆周运动,电场力大于重力,下列说法正确的是(  )
A.小球到最高点A时,细线张力一定最大
B.小球到最低点B时,细线张力一定最大
C.小球到最低点B时,小球线速度一定最大
D.小球到最高点A时,小球电势能一定最小

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:解答题

4.用如图1所示的装置做实验时,小车放在水平桌面上,保持小车的质量不变,测得小车的加速度a和拉力F的数据如表所示.
F/N0.200.300.400.50
a/(ms-20.100.210.290.40
(1)根据表中的数据在图2中画出a-F图线;

(2)把图线延长,发现图线不通过原点,其原因是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足.
(3)在处理数据时,总是把小桶和沙子的重力当作小车所受合力.而实际上小车所受合力比小桶和沙子的重力要小一些(选填“大”或“小”).因此,为使实验结论的可信度更高一些,应使小桶和沙子的总质量尽可能小一些(选填“大”或“小”).
(4)下列做法正确的是AD(填字母代号).
A.调节滑轮的高度,使牵引木块的细绳与长木板保持平行
B.在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时,将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴木块上
C.实验时,先放开木块再接通打点计时器的电源
D.通过增减木块上的砝码改变质量时,不需要重新调节木板倾斜度(5)探究加速度和力的关系的实验数据描绘出的a-F图象如图3所示,下列说法正确的是BD
A.三条倾斜的直线所对应的小车的质量相等
B.三条倾斜的直线所对应的小车的质量不                 
C.直线1所对应的小车的质量最大
D.直线3所对应的小车的质量最大
(6)如图4所示给出了打点计时器在纸带上打出的一些点,纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.10s,其中s1=7.05cm、s2=7.68cm、s3=8.33cm、s4=8.95cm、s5=9.61cm、s6=10.26cm,根据给出的以上数据求:木块的加速度a=0.64m/s2(结果保留两位有效数字).

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:选择题

5.如图所示,A、B的质量分别为mA=3kg,mB=2kg,分别固定在轻弹簧两端,盘C的质量mC=1kg,现悬挂于天花板O处,A、B、C均处于静止状态.当烧断O处的细线瞬间,以下说法正确的是(g取10m/s2)(  )
A.木块A的加速度aA=10m/s2B.木块B的加速度aB=25m/s
C.木块B的加速度aB=10m/s2D.木块C的加速度aC=20m/s2

查看答案和解析>>

同步练习册答案