流量表示单位时间内通过某一横截面的流体的体积,用字母Q表示.流量在生产和生活中有广泛的应用,如每到汛期,监测长江的流量是抗洪防汛的重要工作.
(1)如图甲所示,水流在粗细均匀的水平管道内向右匀速流动,设水流速度为v,管内通道的横截面积为S.取一段管道AB,水从B端流到A端所用时间为t,则AB间水柱的长度l=________,体积V=________ (要求用S、v、t表示).根据流量的定义 Q=V/t 可得 Q=v S,它表示流量等于流速与横截面积的乘积.
(2)打开水龙头,自来水通过导管流过如图乙所示的玻璃管.待水流稳定后,比较图中1、2两处的流速,画出C、D玻璃管中的水面大致高度,两液面的作图依据是________.
(3)利用流量 Q=v S,请你设计一个测量水龙头出水速度的实验方案.
①实验步骤与所测物理量:测出水龙头出水口的________;打开水龙头,用容器接水并同时开始计时,测出经过一段时间t后容器内水的________.
②出水速度的表达式________.
解:
(1)AB间水柱的长度可用水的流速乘以时间计算,即l=vt,水的体积可用横截面积S乘以水柱长度计算,即V=Svt;
故答案为:vt;Svt.
(2)在1、2两处流量相等时,根据公式Q=vs可知:2处横截面积S小,水的流速v就大,由于流速大的位置压强小,所以D处压强小水面低,C处压强大水面高.
故答案为:
;流体流速越大的地方,压强越小.
(3)①测出水龙头出水口的内径d;
②打开水龙头,用容器接水并同时开始计时,测出经过一段时间t后容器内水的质量m;
③根据Q=vS得出水速度为v=====.
故答案为:①内径d;质量m;
②.
(1)水柱的长度要用水的流速乘以时间计算,水的体积可用横截面积乘以水柱长度计算;
(2)流量等于流速与横截面积的乘积,1、2两处流量相等,但是2处横截面积小,所以流速大;液体或气体流动速度越大,压强越小,据此判断C、D两处液柱高低;
(3)①测出水龙头出水口的内径d;
②打开水龙头,用容器接水并同时开始计时,测出经过一段时间t后容器内水的质量m;
③根据Q=vS变形公式得出水流速度.
点评:这是一道综合题目,考查了路程计算、体积计算以及流体压强和流速的关系,并且训练了我们的发散思维.