习 题
2-1 本章介绍了流体运动的哪些规律?它们的适用条件各是什么?在推导过程中的何处用过这些条件? (略)
2-2 当水从水笼头缓慢流出而自由下落时,水流随位置的下降而变细。从救
火喞筒里向天空打出的水柱随高度的增加而变粗。为什么? (略)
2-3 在血液循环过程中,血压与血流速度如何变化?为什么?
(略)
2-4 理想流体在粗细不均匀、高低不同的管中作定常流动时有
A. 低处的压强一定比较大; B. 低处的流速一定比较大;
C. 高处单位体积流体的动能总是比较小;
D. 压强较小处,单位体积流体的动能和重力势能之和一定比较大。 答:(D)
2-5 如题图2-1所示,一粗细均匀的竖直管中有水自上向下作定常流动,管壁上不同高度A、B、C之处开有三个相同的小孔。已知B孔无水流出也无气泡进入水中,则
A. A孔有气泡进入水中,C孔有水流出; B. A孔有水流出,C孔有气泡进入水中; C. A、C两孔均有气泡进入水中; D. A、C两孔均有水流出。 题图 2-1 5 习题2-答:(A)
2-6 血液的粘度与下列哪些因素有关?
A. 流速; B. 血液本身; C. 粘性力; D. 温度。 答:(B、D)
2-7 将内径为2cm的软管连接到草坪的洒水器上,洒水器装一个有20个小孔的莲蓬头,每个小孔直径为0.5cm。如果水在软管中的流速为1m/s,试求由各小孔喷出的水流速率是多少?
解:由S1v1?S2v2有
D2d2?1?20??v2 ?44?D?1所以v2????0.8m/s
d20??2-8 注射器活塞面积S1?1.2cm2,针头截面积S2?1mm2。如用4.9N的力水平推动活塞将水射出,问使活塞移动4cm需多少时间?
解:水平管两点(针管为点1,针头为点2)压强差为
2?p?F12??v2 ?v2?S22F?9m/s S?这里针管处的流速为二阶小量,忽略。 再由S1v1?S2v2得
S2v210?6?9?2 v1?m/s ??7.5?10?4S11.2?10所以 t?x1?0.53s v1
2-9 水在粗细不均匀管道中流动,A处流速为2.0m/s,压强比大气压高
1.0?104Pa;B处比A处低1.0m,截面积比A处小一半。试求B处的计示压强。
解:由连续方程知 vB?SAvA?2vA?4.0m/s SBA、B间由伯努利方程得B点压强为:
122?vB??g?hA?hB??p0?1.4?104Pa pB?pA??vA2故B处的计示压强为1.4104Pa.
??2-10 水平管的截面积粗处为40cm2,细处为10cm2,粗细二处接一装有水银的U形管。用此水平管排水,其流量为3?10?3m3/s。求:
⑴粗细两处的流速; ⑵粗细两处的压强差;
⑶U形管中水银柱的高度差。 解:(1)
Q3?10?3Q3?10?3 v1???0.75m/s v2???3.0m/s ?4?4S140?10S210?10 (2) 由伯努利方程得?p?122?v2?v1?4.22?103Pa 2?? (3) ?p??g?h, 所以?h??p?3.17cm ?g2-11 用一截面积为5cm2的虹吸管把容积极大的容器中的水吸出。虹吸管最高点在水面上1.2m处,出口在水面下0.6m处。试求在定常流动条件下,管内流量与最高点压强。
解: 最高点和出口点伯努利方程为
p??1.2?0.6??g?p0
解出p?8.33?104Pa。再由最高点和容积液面某的点伯努利方程为 p?1.2?g?1.2?g?12?v?p0 212?v?p0?p??1.2?0.6??g 2所以v?12?3.46m/s, Q?Sv?5?10?4?3.46?1.73?10?3m3/s 2-12 如题图2-2所示,理想液体在水平管中作定常流动。A、B两处之截面积分别为
SA、SB,B处与大气相通,压强为p0。若A处用一竖直细管与注有同种液体的容器C相通。试证:竖直管刚好吸起容器C中液体的对应高度h?中的流量。
证明:pA?1212?vA?p0??vB 22Q11式中Q为水平管(2?2)。
2gSASB2
题图2-2 习题2-12
pA??gh?p0 SAvA?SBvB 解以上方程得
Q211 h?(2?2)
2gSASB2-13 有一截面积很大的压力水柜(题图2-3),上面封闭气体的压强为10atm,其下端连接一直径为10cm的水管,出口处直径为5cm。求图中a、b点的压强。
解:由c点和a点列伯努利方程为
12 pc?5?g?pa??vA
2 由b点和a点列伯努利方程为
pa?pb?15?g
由c点和d点列伯努利方程为
12?10?g pc?p0??vd2由连续性方程Sava?Sdvd,即
题图2-3 习题2-13
Sa102vd?va?2va?4va
Sd5