15.(2020·南通)学习小组用侧壁扎有小孔的长塑料瓶做“探究液体压强特点”的实验时,发现每次小孔中水的流量

15.(2020·南通)学习小组用侧壁扎有小孔的长塑料瓶做“探究液体压强特点”的实验时,发现每次小孔中水的流量Q(单位时间内喷出水的体积)不同。水的流量与哪些因素有关,大家提出以下猜想。
猜想1∶与小孔的形状有关;
猜想2∶与小孔距水面的深度h有关;
猜想3∶与小孔的横截面积S有关;
 
(1)为验证猜想1,他们在三个相同塑料瓶侧壁的同一位置各扎一个小孔,三孔形状如图甲所示,在小孔处安装阀门和流量计(测流量的仪器)。将瓶中均装满水,打开阀门,测出流量。此步骤存在的问题是_____。
(2)肯定猜想1后,为探究猜想2,他们在同一塑料瓶的不同位置,分别开相同的圆孔进行实验∶
①下表是实验中测得的数据,请在图乙中描点作出流量Q与小孔深度的平方根的关系图线,表格中第3次流量Q=_____
 
②进一步分析,他们认为深度影响流量的原因是深度越大,液体压强越_____,喷出小孔的水流速也越大。
(3)对于猜想3,大家认为是正确的。为进一步探究流量Q与小孔横截面积S之间的定量关系,老师画了图丙所示的水柱模型,其中v表示水从小孔流出的速度,l表示时间t内流出水柱的长度,S表示小孔的横截面积。
 
①根据流量定义并结合模型,推导流量Q与流速v、面积S的关系式∶Q=____;
②通常情况下,喷泉竖直向上喷出的水柱在上升阶段粗细并不均匀,则喷出水柱在空中上端较____ (选填“粗”或“细”)。
答案】 (1). 没有控制小孔的横截面积相同; (2).
,45    (3). 大    (4).     (5). 粗;
解析
(1)[1]要探究水的流量与小孔的形状的关系,应控制小孔的大小相同,由图甲知三个小孔的大小不同,故此步骤存在的问题是没有控制小孔的横截面积相同。
(2)①[2]由表格中数据可得流量Q与小孔深度的平方根成正比,即
流量Q与小孔深度的平方根的关系图像如图;
根据图像可知,表格中第3次流量
②[3]由液体压强的特点知,液体深度越大,液体压强越大,喷出小孔的水流速也越大。
(3)[4]流量是表示单位时间内通过某一横截面的流体的体积,由图丙所示的水柱模型,水柱的长度l=vt,水柱体积为V=Sl=Svt
则流量Q与流速v、面积S的关系式为
[5]任意横截面的流量相等,下端水柱速度较上端水柱的速度大,由Q=Sv,(S为水柱截面积,v为水柱中水的流速)可知,上端水柱截面积较大。
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码: