Question

【題目】閱讀并回答下列問題

浮子流量計(jì)

氣體的流量一般指單位時(shí)間內(nèi)流過通氣管道的氣體體積，流量等于氣體的流速和通道橫截面積的乘積。生活生產(chǎn)中經(jīng)常要對(duì)氣體的流量進(jìn)行控制，例如醫(yī)院給病人輸氧時(shí)，用閥門控制氧氣瓶輸出氧氣的流量，在管道中接入流量計(jì)，可以反映流量的大小。

浮子流量計(jì)是一種常用的流量計(jì)。其結(jié)構(gòu)如圖所示，一個(gè)上粗下細(xì)的錐形管，管內(nèi)倒放著一個(gè)鋁制的圓錐體浮子。工作時(shí)，氣體從錐形管下端流入，向上沖擊浮子，然后流過圓錐體浮子底面與錐形管之間的環(huán)形空隙，從上端流出。如果浮子受到氣流的沖力大，就會(huì)向上移動(dòng)，環(huán)形空隙加大，氣體流速變小，對(duì)浮子的沖力就會(huì)變小，這樣浮子最終穩(wěn)定在某一位置，這個(gè)位置的高低就反映了氣體流量的大小。

（1）浮子流量計(jì)使用時(shí)，錐形管應(yīng)處于______；

A．水平方向 B. 豎直方向 C. 斜向上 D. 斜向下

（2）氣流對(duì)浮子的沖力使浮子運(yùn)動(dòng)，說明力能改變______。由于浮子所受氣體浮力很小，當(dāng)浮子穩(wěn)定在某一位置時(shí)，氣流對(duì)浮子的沖力和浮子重力的關(guān)系是______；

（3）對(duì)于某個(gè)制成的浮子流量計(jì)，浮子和錐形管之間的環(huán)形空隙的面積和浮子高度成正比，比例系數(shù)為k1；氣流對(duì)浮子的沖力和流速成正比，比例系數(shù)為k2；浮子的質(zhì)量為m。當(dāng)浮子穩(wěn)定在高度h時(shí)，氣體流量Q的表達(dá)式為Q＝______；

（4）浮子流量計(jì)能反映的最大流量是有限的，如果要讓這個(gè)浮子流量計(jì)能反映更大的流量，請(qǐng)你提出一條可行的改進(jìn)措施：______。

Answer 1

【答案】B 運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 大小相等 h 用密度更大的材料制作浮子

【解析】

(1)[1]浮子流量計(jì)工作時(shí)，氣體從錐形管下端流入，向上沖擊浮子，浮子在沖力和重力的作用下，最終穩(wěn)定在某一位置，處于靜止?fàn)顟B(tài)，受到重力和沖力一對(duì)平衡力，平衡力大小相等，方向相反，因?yàn)橹亓υ谪Q直方向上，所以浮子流量計(jì)使用時(shí)，錐形管應(yīng)處于豎直方向。

故選B。

(2)[2]力能改變物體的形狀或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。氣流對(duì)浮子的沖力使浮子運(yùn)動(dòng)，說明力能改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

[3]當(dāng)浮子穩(wěn)定在某一位置時(shí)，處于靜止?fàn)顟B(tài)，受重力和沖力一對(duì)平衡力的作用，平衡力大小相等，即F沖=G。

(3)[4]根據(jù)“流量等于氣體的流速和通道橫截面積的乘積”得

Q=vS……①

根據(jù)“浮子和錐形管之間的環(huán)形空隙的面積和浮子高度成正比，比例系數(shù)為k1”得

S= k1h……②

根據(jù)“氣流對(duì)浮子的沖力和流速成正比，比例系數(shù)為k2”得

F= k2v……③

當(dāng)浮子的質(zhì)量為m，浮子穩(wěn)定在高度h時(shí)

F=G=mg……④

聯(lián)立①②③④得

Q=h

氣體流量Q的表達(dá)式為Q=h。

(4)[5]根據(jù)關(guān)系式Q=h得，要想使浮子流量計(jì)能反映更大的流量，需要增大浮子得重力，故需要用密度更大的材料制作浮子。