我國研制的高壓萬能水切割機以神奇的水刀切割功能．在國際機床展覽會上引起轟動．這種“水刀”是將普通水經(jīng)過多級增壓后，通過一個極細的噴嘴噴出一道高速“水箭”，對切割表面產(chǎn)生108-109Pa的壓強．工業(yè)上常用來切割大理石、鋼板等堅硬物體．
下表是某高壓水切割機的部分技術(shù)參數(shù)：
| 型 號 | 壓強 （MPa） | 噴嘴橫截面積 （m2） | 排量 （L/min） | 油泵電機功率 （kw） |
| 2230 | 300 | 5×10-8 | 2.7 | 22.5 |
（1）高速水流為什么能切割堅硬的物體？
（2）根據(jù)上表技術(shù)參數(shù)，高壓水切割機工作時水流對切割面的壓力為多大？在計算過程中，用到了什么近似條件？
（3）高壓水切割機的切割效率是多少？
試題答案
解：（1）高速水流能切割堅硬物體是因為高速水流具有較大的動能；
（2）由表可知，對切割表面產(chǎn)生的壓強：
p=300MPa=3×108Pa，
噴出水流的橫截面積：
S=5×10-8m2，
由p=得：
F=pS=3×108Pa×5×10-8=15N，
近似條件：水從噴嘴噴出后，不考慮橫截面積變化．
（3）由排量的物理含義可知：
Q===Sv，
所以噴射水的速度：
v===5.4×104m/min=900m/s，
水刀的有效功率：
P有===Fv=15N×900m/s=1.35×104W=13.5KW，
切割效率：
η=====60%．
答：（1）高速水流能切割堅硬物體是因為高速水流具有較大的動能；
（2）高壓水切割機工作時水流對切割面的壓力為15N，在計算過程中用到的近似條件是：水從噴嘴噴出后，不考慮橫截面積變化；
（3）高壓水切割機的切割效率是60%．
試題解析
（1）根據(jù)動能的影響因素：動能與物體的速度和質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量一定時流體的速度越大、動能越大；
（2）由表格信息可知，高壓水切割機工作時水流對切割面的壓強，水從噴嘴噴出后不考慮橫截面積變化時，切割面的面積，根據(jù)壓強公式求出壓力；
（3）由排量的物理含義可知以噴射水的速度，根據(jù)P===Fv可求水刀的有效功率，再根據(jù)η===求出切割效率．
點評：本題考查了動能的影響因素、壓力的大小、效率以及功的計算的知識點，要求學(xué)生牢記有關(guān)計算公式，同時會靈活應(yīng)用．