Question

【題目】自動上水電熱水壺因其方便取水越來越受到人們的喜歡。如圖，取水時只要閉合取水開關，水泵就能將水抽到壺內。若將1 L水抽到1 m高的電熱水壺中，用時20 s：

(1)求水泵對水做的功；

(2)已知出水口的橫截面積為0.8 cm2，求水流速度；

(3)若水泵的實際輸入功率為5 W，求水泵的抽水效率。

Answer 1

【答案】(1)10 J；(2)0.625m/s；(3) 10%

【解析】

(1)水的體積

V=1L=1dm3=1×10-3m3

由ρ=可得抽水的質量

m=ρV=1.0×103kg/m3×1×10-3m3=1kg

水的重力

G=mg=1kg×10N/kg=10N

克服水的重力做功

W=Gh=10N×1m=10J

水泵對水做的功為10J。

(2) 水口的橫截面積即水柱的橫截面積為

S=0.8 cm2=0.810-4m2

水柱的長度

L===12.5m

水流速度

v===0.625m/s

水流速度為0.625m/s。

(3) 已知水泵的實際輸入功率為P=5W，抽水20 s消耗的電能

W總=Pt=5W20 s=100J

水泵的抽水效率

η==100%=10%

水泵的抽水效率為10%。

答：(1)水泵對水做的功為10J；

(2)已知出水口的橫截面積為0.8 cm2，水流速度為0.625m/s；

(3)若水泵的實際輸入功率為5 W，水泵的抽水效率為10%。