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医用物理(第二版)第2章 流体的运动详解

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习题

2-1.一水平圆管,粗处的直径为8cm,流速为1m?s–1,粗处的直径为细处的2倍,求细处的流速和水在管中的体积流量.

2-2.将半径为2cm的引水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.如果水在引水管中的流速为1m?s–1,试求由各小孔喷出的水流速度是多少?

2-3.一粗细不均匀的水平管,粗处的截面积为30cm2,细处的截面积为10cm2.用此水平管排水,其流量为3×10–3m3?s–1.求:(1)粗细两处的流速;(2)粗细两处的压强差.

2-4.水在粗细不均匀的管中做定常流动,出口处的截面积为10cm2,流速为2m?s–1,另一细处的截面积为2cm2,细处比出口处高0.1m.设大气压强P0≈105Pa,若不考虑水的黏性,(1)求细处的压强;(2)若在细处开一小孔,水会流出来吗?

2-5.一种测流速(或流量)的装置如2-5图所示.密度为ρ的理想液体在水平管中做定常流动,已知水平管中A、B两处的横截面积分别为SA和SB,B处与大气相通,压强为P0.若A处用一竖直细管与注有密度为ρ'(ρ<ρ')的液体的容器C相通,竖直管中液柱上升的高度为h,求液体在B处的流速和液体在管中的体积流量. 习题2-5

习题2-6

2-6.用如图2-6图所示的装置采集气体.设U形管中水柱的高度差为3cm,水平管的横截面积S为12cm2,气体的密度为2kg?m–3.求2min采集的气体的体积. 2-7.注射器活塞的面积为S1,出水孔的面积为S2,且, S1 >>S2活塞的冲程为L,作用于活塞的力为F,如果注射器水平放置,活塞的速度不变,求水从注射器射出的速度与持续的时间(注:一个标准大气压值是760毫米汞柱 =101325Pa ).

2-8.设37℃时血液的黏度η=3.4×10–3Pa?s,密度ρ=1.05×103kg?m–3,若血液以72cm?s–1

的平均流速通过主动脉产生了湍流,设此时的雷诺数为1000,求该主动脉的横截面积.

2-9.体积为20cm3的液体在均匀水平管内从压强为1.2×105Pa的截面流到压强为1.0×105Pa的截面,求克服黏性力所作的功.

2-10.某段微血管的直径受神经控制而缩小了一半,如果其他条件不变,问通过它的血流量将变为原来的多少?

2-11.假设排尿时,尿从计示压强为5.33×103 Pa的膀胱经过尿道后由尿道口排出,已知尿道长4cm,体积流量为21cm3?s–1,尿的黏度为6.9×10–4 Pa?s,求尿道的有效直径.

2-12.某条犬的一根大动脉,内直径为8mm,长度为10cm,流过这段血管的血流流量为1cm3?s–1,设血液的黏度为2.0×10–3Pa?s.求:(1)血液的平均速度;(2)这段动脉管的流阻;(3)这段血管的血压降落.

2-13.设某人的心输出量为8.2×10–5 m3?s–1,体循环的总压强差为1.2×104Pa,试求此人体循环的总流阻(也称总外周阻力).

2-14.液体中有一空气泡,其直径为lmm,密度为1.29 kg?m–3,液体的密度为0.9×103 kg?m–3,黏度为0.15Pa?s.求该空气泡在液体中上升的收尾速度.

2-15.一个红细胞可近似看为一个直径为5.0×10–6m、密度为1.09×103kg?m–3的小球.设血液的黏度为1.2×10–3Pa?s,密度为1.03×103kg?m–3.试计算该红细胞在37℃的血液中沉淀2cm所需的时间.如果用一台加速度为106g的超速离心机,问沉淀同样距离所需时间又是多少?

2-1.一水平圆管,粗处的直径为8cm,流速为1m?s-1,粗处的直径为细处的2倍,求细处的流速和水在管中的体积流量.

解:(1)已知:d1=8cm,v1=1m?s-1,d1= 2d2.求:v2=?,Q=? 根据连续性方程S1v1?S2v2,有

?4d12v1??42d2v2,代入已知条件得

v2?4v1?4?m?s?1?

(2)水的体积流量为

Q?S1v1?S2v2??4d12v1??4??8?10?2??1?5.024?10?3?m3?s?1?

22-2.将半径为2cm的引水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.如果水在引水管中的流速为1m?s-1,试求由各小孔喷出的水流速度是多少?

解:已知:总管的半径r1=2cm,水的流速v1=1m?s-1;支管的半径为r2=0.25cm,支管数目为20.求:v2=?

22根据连续性方程S1v1?nS2v2,有?r1v1?n?r2v2,代入数据,得

?2?10??22?1?20??0.25?10?2?v2

2?1从而,解得小孔喷出的水流速度v2?3.2m?s.

??2-3.一粗细不均匀的水平管,粗处的截面积为30cm2,细处的截面积为10cm2.用此水平管排水,其流量为3×10-3 m3?s-1.求:(1)粗细两处的流速;(2)粗细两处的压强差.

解:已知:S1=30cm2,S2=10cm2,Q=3×10-3 m3?s-1.求:(1) v1=?,v2=?;(2) P 1-P2=? (1)根据连续性方程Q?S1v1?S2v2,得

Q3?10?3Q3?10?3?1v1???1?m?s?, v2???3?m?s?1? ?4?4S130?10S210?10(2)根据水平管的伯努利方程P1+1212?v1?P2+?v2,得粗细两处的压强差 2212121P?P??v2??v1??103??32?12??4?103?Pa? 122222-4.水在粗细不均匀的管中做定常流动,出口处的截面积为10cm2,流速为2m?s-1,另一细处的截面积为2cm2,细处比出口处高0.1m.设大气压强P0≈105Pa,若不考虑水的黏性,(1)求细处的压强;(2)若在细处开一小孔,水会流出来吗?

解:(1) 已知:S1=10cm2,v1=2m?s-1,S2=2cm2,P1= P0≈105Pa,h2-h1=0.1m.求:P2=? 根据连续性方程S1v1=S2v2,得第二点的流速

v2?又根据伯努利方程P1+S1v1?5v1?10?m?s?1? S21212?v1??gh1?P2+?v2??gh2,得第二点的压强 2212P2?P???v12-v2???g?h1?h2?121?105??103??22?102??103?9.8???0.1?

2=5.102?104?Pa?(2) 因为P2?5.102?10?Pa??P0,所以在细处开一小孔,水不会流出来.

4

2-5.一种测流速(或流量)的装置如右图所示.密度为ρ的理想液体在水平管中做定常流动,已知水平管中A、B两处的横截面积分别为SA和SB,B处与大气相通,压强为P0.若A处用一竖直细管与注有密度为ρ'(ρ<ρ')的液体的容器C相通,竖直管中液柱上升的高度为h,求液体在B处的流速和液体在管中的体积流量.

1212解:根据水平管的伯努利方程PA??vA?PB??vB和连续

22性方程SAvA?SBvB,解得B处的流速

习题2-5

vB?SA2(PB?PA) 22?(SB?SA)?又由竖直管中液柱的高度差,可知PB?PA??gh,因而B处的流速为

vB?SA进而得水平管中液体的体积流量为

2??gh 22?(SB?SA)

医用物理(第二版)第2章 流体的运动详解

习题2-1.一水平圆管,粗处的直径为8cm,流速为1m?s–1,粗处的直径为细处的2倍,求细处的流速和水在管中的体积流量.2-2.将半径为2cm的引水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.如果水在引水管中的流速为1m?s–1,试求由各小孔喷出的水流速度是多少?2-3.一粗细不均匀的水
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