Question

（2009?株洲）流量表示單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)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=vS，它表示流量等于流速與橫截面積的乘積．

（2）打開(kāi)水龍頭，自來(lái)水通過(guò)導(dǎo)管流過(guò)如圖所示的玻璃管．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(kāi)水龍頭后，只要水流不散開(kāi)，就可以觀察到水柱越來(lái)越細(xì)，如圖所示．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(shuō)明需要測(cè)量的物理量；③寫出出水速度的表達(dá)式．

Answer 1

（1）vt、Svt
（2）  2、C
（3）根據(jù)公式Q=vS可知：在流量Q不變時(shí)，水流越往下流速v越大，水流的橫截面積S越小，因此水柱越細(xì)．
（4）①測(cè)出水龍頭出水口的內(nèi)徑d；
②打開(kāi)水龍頭，用容器接水并同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，測(cè)出經(jīng)過(guò)一段時(shí)間t后容器內(nèi)水的質(zhì)量m（或體積V）；
③根據(jù)及Q=vS得出水速度（或）．

試題分析：（1）AB間水柱的長(zhǎng)度可用水的流速乘以時(shí)間計(jì)算，即L=vt，水的體積可用橫截面積S乘以水柱長(zhǎng)度計(jì)算vt，即V=Svt；
（2）在1、2兩處流量相等時(shí)，根據(jù)公式Q=vs可知：2處橫截面積s小，水的流速v就大，由于流速大的位置壓強(qiáng)小，所以D處壓強(qiáng)小水面低，C處壓強(qiáng)大水面高．
（3）水往下流時(shí)，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，速度變大，而流量保持不變，根據(jù)Q=vS可知，水柱的橫截面積將減�。�因此，水柱越來(lái)越細(xì)．
（4）①測(cè)出水龍頭出水口的內(nèi)徑d；
②打開(kāi)水龍頭，用容器接水并同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，測(cè)出經(jīng)過(guò)一段時(shí)間t后容器內(nèi)水的質(zhì)量m（或體積V）；
③根據(jù)及Q=vS得出水速度（或）．
點(diǎn)評(píng)：這是一道綜合題目，考查了路程計(jì)算、體積計(jì)算以及流體壓強(qiáng)和流速的關(guān)系，并且訓(xùn)練了我們的發(fā)散思維