Question

16．智能馬桶蓋因為清潔衛(wèi)生、安全舒適、操作簡便而越來越受到更多人的喜愛．如圖所示的智能馬桶蓋主要由臀部清洗裝置、臀部烘干裝置和坐墊加熱裝置三部分構(gòu)成，該智能馬桶蓋的清洗裝置無儲水功能，通過電熱裝置直接加熱后出水，其主要技術(shù)參數(shù)如下表．

工作電壓U/V	220
給水壓強p/Pa	4×105
臀部清洗流量Q/L•min-1	0.6
最大加熱功率P熱/W	1540
一次臀部清洗時間t/s	100

（1）清洗臀部一次，消耗的電能最多為1.54×10⁵J，此時的工作電流是7A．
（2）清洗臀部時噴頭流出的水具有的機械功率P和給水壓強p、清洗流量Q之間的函數(shù)關(guān)系是P=pQ．
（3）清洗臀部時噴頭流出的水具有的機械功率P=4W．

Answer 1

分析 （1）利用W=Pt求清洗臀部一次消耗的電能；利用P=UI求此時通過的電流；
（2）臀部清洗流量為Q，即在時間t內(nèi)用水的體積為V，噴頭水管橫截面積為S，給水壓強p，噴頭流出的水具有的機械功率P=Fv=pS×$\frac{L}{t}$=p$\frac{V}{t}$=pQ；
（3）利用P=pQ求清洗臀部時噴頭流出的水具有的機械功率．

解答 解：
（1）清洗臀部一次消耗的電能：
W=P_熱t=1540W×100s=1.54×10⁵J，
由P=UI可得，此時通過的電流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1540W}{220V}$=7A；
（2）噴頭水管橫截面積為S，給水壓強p，臀部清洗流量為Q，即在時間t內(nèi)用水的體積為V，則Q=$\frac{V}{t}$；
由p=$\frac{F}{S}$可得給水壓力F=pS，流水速度v=$\frac{L}{t}$（L為高壓水流移動的距離），且V=SL，
噴頭流出的水具有的機械功率：
P=Fv=pS×$\frac{L}{t}$=p$\frac{V}{t}$=pQ；
（3）由表中數(shù)據(jù)可知，臀部清洗流量為：
Q=0.6L/min=$\frac{0.6L}{60s}$=$\frac{0.6×1{0}^{-3}{m}^{3}}{60s}$=1×10^-5m³/s，
清洗臀部時噴頭流出的水具有的機械功率：
P=pQ=4×10⁵Pa×1×10^-5m³/s=4W．
故答案為：（1）1.54×10⁵J；7；（2）pQ；（3）4．

點評 本題考查了壓強公式、功率公式P=Fv、電功率公式P=UI和P=$\frac{W}{t}$的應(yīng)用，難點在第二問，推導(dǎo)出P=Fv=pS×$\frac{L}{t}$=p$\frac{V}{t}$=pQ是關(guān)鍵．