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高压水枪是世界上公认的最科学、经济、环保的清洁工具之一。如图所示为某高压水枪工作时的场景。考虑能量损耗,可近似认为高压水枪工作时电动机所做功的80%转化为喷出水的动能,已知水枪出水口直径为d,水从枪口喷出时的速度为v,水的密度为ρ,求:
(1)单位时间从枪口喷出的水的质量;
(2)这个水枪工作时电动机做功的功率;
(3)用高压水枪冲洗物体时,在物体表面将产生一定的压力。若水从枪口喷出时的速度大小v=100m/s,近距离垂直喷射到物体表面,水枪出水口直径d=5mm。忽略水从枪口喷出后的发散效应,水喷射到物体表面时速度在短时间内变为零。由于水柱前端的水与物体表面相互作用时间很短,因此在分析水对物体表面的作用力时可忽略这部分水所受的重力。已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3,g=10m/s2,估算水枪在物体表面产生的冲击力的大小。

【答案】(1)单位时间从枪口喷出的水的质量为
1
4
ρπd2v;
(2)这个水枪工作时电动机做功的功率为
5
32
ρπd2v3
(3)水枪在物体表面产生的冲击力的大小为196.25N。
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:270引用:1难度:0.5
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