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清洗机是利用高压水清洗车辆表面污垢的机器(如图)。有一种无锡生产的CC5020型清洗机的铭牌如表所示。清洗机工作时,利用外加电力所产生的压强将水从水管中压出。其对水的压力可用压强与水管横截面积之积得出,而清洗机对水所做的功就是此力所为,详情见“信息快递”。
型号 | CC5020 | 额定压强 | 5×106Pa |
电源 | 220V/50Hz | 额定流量 | 20L/min |
额定功率 | 2.2kW | 防护等级 | IP25 |
(1)你认为清洗机的动力设备是 (选填“电动机”或“热机”),其主要原理是通电导体在磁场中要受到力的作用。
(2)清洗机正常工作时,通过清洗机的电流是 A。
(3)若清洗一辆汽车平均耗时10min,则清洗一辆汽车平均用水多少kg。
(4)需要消耗电能多少J。
(5)清洗机正常工作10min,清洗机对水做功多少J。
解析:
(1)因清洗机工作时消耗电能,转化为机械能,所以需要的动力设备是电动机,原理是通电导体在磁场中要受到力的作用而工作的。
(2)据P=UI可知,
此时正常工作时的电流是:
(3)10min需要水的体积:
V=20L/min×10min=200L=0.2m3。
水的质量为
m=ρ水V=1×103kg/m3×0.2m3=200kg;
(4)此时所消耗的电能是:
W=Pt=2200W×10×60s=1.32×106J;
(5)此时清洗机正常工作10min对水做功为:
W=pV=5×106Pa×0.02m3/min×10min=1.0×106J;
故
(1)电动机;
(2)10;
(3)若清洗一辆汽车平均耗时10min,则清洗一辆汽车平均用水200kg;
(4)需要消耗电能1.32×106J;
(5)清洗机正常工作10min,清洗机对水做功1.0×106J。
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