流量表示單位時(shí)間內(nèi)通過某一橫截面的流體的體積,用字母Q表示。流量在生產(chǎn)和生活中有廣泛的應(yīng)用,如每到汛期,監(jiān)測(cè)湘江的流量是抗洪防汛的重要工作。
(1)如圖16所示,水流在粗細(xì)均勻的水平管道內(nèi)向右勻速流動(dòng),設(shè)水流速度為v,管內(nèi)通道的橫截面積為S。取一段管道AB,水從B端流到A端所用時(shí)間為t,則AB間水柱的長(zhǎng)度l = ,體積V = (要求用S、v、t表示)。根據(jù)流量的定義 Q = V/t 可得
Q = v S,它表示流量等于流速與橫截面積的乘積。
(2)打開水龍頭,自來水通過導(dǎo)管流過如圖17所示的玻璃管。待水流穩(wěn)定后,比較圖中1、2兩處的流速, 處的流速較大;比較C、D玻璃管中的水面高度, 管中的水面較高。
(3)打開水龍頭后,只要水流不散開,就可以觀察到水柱越來越細(xì),如圖18所示。請(qǐng)你指出產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因: 。(提示:流量不變)
(4)利用流量 Q = v S,請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量水龍頭出水速度的實(shí)驗(yàn)方案。 要求:① 列出主要的操作步驟 ② 說明需要測(cè)量的物理量 ③ 寫出出水速度的表達(dá)式。
(1)vt(1分)vSt(1分)
(2)2(1分) C(1分)
(3)水往下流時(shí),重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,速度變大(1分),而流量保持不變,根據(jù)Q = v S可知,水柱的橫截面積將減小(1分)。因此,水柱越來越細(xì)。
(4) ① 測(cè)出水龍頭出水口的內(nèi)徑d (1分)
② 打開水龍頭,用容器接水并同時(shí)開始計(jì)時(shí),測(cè)出經(jīng)過一段時(shí)間t后容器內(nèi)水的質(zhì)量m(或體積V) (1分)
③ 根據(jù)及Q = v S得出水速度
(或
)(2分)
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