Question

13．如圖1是一種無葉風扇，他與傳統(tǒng)風扇最大的不同點是沒有葉“葉”，開始時，底座中的電動機將空氣從進風口吸入，吸入的空氣經(jīng)壓縮后進入環(huán)形空腔，再從環(huán)形空腔上的細縫中高速吹出，夾帶著周邊的空氣一起向前流動，導(dǎo)致后方更多的空氣流入風扇的出風口，風量被顯著放大．可達到15倍之多，如圖二．

額定電壓	220V	額定功率	44W
進風量	30L/s	出風量	450L/s
質(zhì)量	1.8kg	底面積	200cm2

（1）風扇正常運行時，相同時間內(nèi)細縫流出的空氣質(zhì)量等于（填“小于”、“等于”或“大于”）進風口流進的空氣質(zhì)量．
（2）下列與后方更多空氣流入電扇出風口的原理相同的是B．
A．載重汽車裝有許多車輪　　　　　　　　　　　B．飛機飛行時機翼獲得升力
C．足球在草坪上滾動得越來越慢　　　　　　　　D．帶電的玻璃棒能吸引輕小物體
（3）現(xiàn)有一個無葉風扇的有關(guān)參數(shù)如表，求：
①該無葉風扇靜止在地面時，對地面的壓強多大？
②該無葉風扇使用時額定電流為多少？
③如果該無葉風扇正常工作時，進風量達到了30m³，則會消耗多少焦電能？

Answer 1

分析 （1）電動機將空氣從進風口吸入，從圓環(huán)空腔上的細縫中高速吹出，由此判斷；
（2）根據(jù)流體壓強與流速關(guān)系，分析各選項；
（3）①該無葉風扇靜止地面時對地面的壓力和自身的重力相等，根據(jù)F=G=mg求出其大小，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出對地面的壓強；
②由表格數(shù)據(jù)可知無葉電扇的額定功率和額定電壓，根據(jù)P=UI求出額定電流；
③根據(jù)風扇銘牌中的30L/s可求得進風量達到了30m³，所用時間，再利用P=$\frac{W}{t}$可求得消耗多少焦電能．

解答 解：
（1）由題可知：電動機將空氣從進風口吸入，吸入的空氣經(jīng)壓縮后進入圓環(huán)空腔，再從圓環(huán)空腔上的細縫中高速吹出，所以相同時間內(nèi)從細縫口流出空氣質(zhì)量應(yīng)等于進風口流進的空氣質(zhì)量；
（2）空氣從圓環(huán)空腔上的細縫中高速吹出，空氣流速大，壓強小，其后方空氣流速小，壓強大，所以更多的空氣流入電扇出風口．即運用到流體壓強與流速關(guān)系的原理．
A、載重汽車裝有許多車輪，是通過增大受力面積減小，對地面的壓強，不合題意； 
B、飛機飛行時機翼上方空氣流速大，壓強小，下方空氣流速小，壓強大，從而使飛機獲得升力，符合題意；
C、足球在草坪上滾動得越來越慢，是因為受到的地面的摩擦力的緣故，不合題意；
D．帶電體具有吸引輕小物體的性質(zhì)，所以帶電的玻璃棒能吸引輕小物體，不合題意；
故選B．
（3）①該無葉風扇靜止地面時對地面的壓力：
F=G=mg=1.8kg×9.8N/kg=17.64N，
對地面的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{17.64N}{2×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=882Pa；
②由P=UI可得，該無葉電扇使用時額定電流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{44W}{220V}$=0.2A；
③由風扇銘牌中的30L/s可得，進風量達到了30m³，所用時間：
t=$\frac{30{m}^{3}}{3×1{0}^{-2}{m}^{3}/s}$=1000s，
由P=$\frac{W}{t}$可得，會消耗的電能：
W=Pt=44W×1000s=4.4×10⁴J，
故答案為：（1）等于；（2）B；（3）①該無葉風扇靜止在地面時，對地面的壓強882Pa；
②該無葉風扇使用時額定電流為0.2A；
③如果該無葉風扇正常工作時，進風量達到了30m³，則會消耗4.4×10⁴焦電能．

點評 本題通過無葉風扇考查了流體壓強與流速關(guān)系的應(yīng)用、繪制圖象等，關(guān)鍵從材料中明白其原理，本題也體現(xiàn)了物理在實際生活中的應(yīng)用．