Question

水與日常生活有密切聯(lián)系，在有關(guān)水問題中蘊含著豐富的物理知識．請按要求回答下列問題．
（1）（4分）家用水龍頭在水流較小且穩(wěn)定流動時的形狀應(yīng)該是圖中的

A

（2）（4分）如圖（a）所示，在一個上面開口的圓柱形容器內(nèi)存入一定量的水，水面距底都的高度為H．現(xiàn)在容器的底部開一個小孔，水從小孔中流出來．則正確反映水面的高度H隨時間變化的圖線是圖（b）中的

B

（3）（8分）如圖（a）所示，是兩張用照相機拍攝到的水龍頭滴水時的照片．甲、乙兩張照片中水龍頭滴水的快慢各不相同．若甲照片中的水龍頭以每秒十滴水的快慢滴水．請在方格紙圖[（b）]上利用作圖法．算出乙照片中的水龍頭每分鐘滴多少滴水？


（4）（6分）如圖（a）所示在一個玻璃制的家庭擺設(shè)中放有一定量的水，有一條塑料小魚A浮在水面上．該玻璃罐的底部安裝了一個氣泡發(fā)生器，打開電源時氣泡從玻璃罐的
底部沖出，罐內(nèi)充滿了氣泡．試簡要描述在打開氣泡發(fā)生器后，塑料小魚A的運動情況，在圖（b）中標出塑料小魚的大致位置，并簡要說明發(fā)生這種現(xiàn)象的原因．


（5）（12分）如圖所示，是一個貯水箱．AOB是以D為轉(zhuǎn)軸的杠桿，AO呈水平狀態(tài)，A、O兩點間距離l₁=40厘米．B、O兩點的水平距離l₂=20厘米，B、0兩點的豎直距離l₃=15厘米；BC和AQ是能承受40牛拉力的鏈條．AQ鏈條的Q端連接一個不計重力，橫截面積為20厘米²的塞子．當水箱中貯水的高度為40厘米時，在C端施加豎直向下20牛的拉力．可以將塞子拉開．那么．為使塞子能被拉開．而鏈條不被拉斷，貯水箱內(nèi)的最大貯水高度為多少？（g取lO牛/千克）


（6）（8分）現(xiàn)有兩個完全相同的圓柱形容器．容器的底部分別用進水管與甲、乙兩個水龍頭連接．進水管的粗細與水龍頭的口徑相同．如圖所示．甲、乙兩個水龍頭距離容器底部的距離均為L．甲水龍頭橫截面積為S_A，乙水龍頭的橫截面積為S_B，且s_A＞S_B．假設(shè)兩個水龍頭每秒放出的水量相同，均為Q；試通過簡要的分析和推導(dǎo)說明，在同時打開水龍頭向容器注水，哪一個容器會先放滿．

Answer 1

分析：（1）由流體流速與壓強的關(guān)系判斷水流出的形狀；
（2）根據(jù)水從小孔流出的速度與容器內(nèi)水的高度的實際關(guān)系選擇正確圖象；
（3）結(jié)合數(shù)據(jù)表中的具體數(shù)值總結(jié)出下落高度與下落時間的定量關(guān)系；利用總結(jié)出的下落高度與下落時間的關(guān)系式進行計算；
（4）打開氣泡發(fā)生器后，先判斷小魚所受浮力情況，再判斷小魚所處的位置；
（5）根據(jù)杠桿的受力情況，找出等量關(guān)系，列出等式從而求出水位的高度；
（6）剛打開水龍頭時，流量相等，但乙水龍頭的橫截面積小，水流速快，最后根據(jù)水位的高度判斷哪一個容器會先放滿．

解答：解：（1）水從龍頭流出后，越來流速越大，壓強就越小，水流越來越細，所以圖A符合實際情況；
（2）隨著容器內(nèi)水面的降低，水的流速越來越慢，并且呈規(guī)律性變化，由此分析圖象B能正確反應(yīng)這種變化規(guī)律；
（3）以水滴下落高度為縱坐標．以下落時間的平方為橫坐標，作h～t²圖線（或以水滴下落高度為縱坐標．以下落時間的為橫坐標．作h～t圖線）；在圖上標出h=35厘米對應(yīng)的時間t²（或t）可求得時間
t=O．265秒．
乙圖中水龍頭每分鐘滴水數(shù)
N=

60

0.265

≈226
（4）打開氣泡發(fā)生器后，小魚A因為受到的浮力減小而向下運動，在玻璃罐中部附近懸浮游動．

（5）設(shè)AOB杠桿重力產(chǎn)生的力和力臂的乘積為M（鏈條的重力不計）．則M+ρghSl₁=Fl₂，M=Fl₂-ρghSl₁=80N?m 當用最大的拉力F作用在鏈條BC上．沿垂直O(jiān)B的方向拉時．貯水箱中的水位最高為H；
整理得：M+ρgHSl₂=F

l22+l32

；
得H=1.15m；
（6）
剛打開水龍頭時，因為流量相等，所以甲龍頭的流速V_A小于乙龍頭的流速V_B，乙容器先開始注水；設(shè)經(jīng)過時間t后，容器甲、乙中的水位分別為h_A、h_B．則．
h_AS+S_AL=Qt
h_BS+S_BL=Qt
有以上兩式得：h_A＜h_B；
所以乙容器中的水先注滿．
故答案為：
（1）A
（2）B
（3）226
（4）在玻璃罐中部附近懸浮游動
（5）1.15m
（6）乙

點評：本題考查知識點很多，主要考查流體壓強與流速的關(guān)系，此題是一道較難的實驗探究題，需要結(jié)合數(shù)學(xué)知識進行解答，要有一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，是難題．