2022年物理学第三版课后习题答案第六章 .pdf

1 物理学 6 章习题解答 6-1 有一个长方体形的水库，长 200 m，宽 150 m，水深 10 m，求水对水库底面和侧面的压力。解水对水库底面的压力为侧面的压力应如下求得：在侧面上建立如图5-9 所示的坐标系，在y 处取侧面窄条dy，此侧面窄条所受的压力为,整个侧面所受的压力可以表示为.对于 h=10 m、l=200 m的侧面：.对于 h=10 m、l=150 m的侧面：.侧面的总压力为.6-3 在 5.0 103 s的时间内通过管子截面的二氧化碳气体(看作为理想流体)的质量为0.51 kg。已知该气体的密度为7.5 kg m3，管子的直径为 2.0 cm，求二氧化碳气体在管子里的平均流速。解 单位时间内流过管子截面的二氧化碳气体的体积，即流量为,平均流速为.图 5-9 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 4 页 -2 6-4 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，何故？如果水笼头管口的内直径为d，水流出的速率为 v0，求在水笼头出口以下h 处水流的直径。解 当水从水笼头缓慢流出时，可以认为是定常流动，遵从连续性方程，即流速与流管的截面积成反比，所以水流随位置的下降而变细，如图5-10 所示。可以认为水从笼头流出后各处都是大气压，伯努利方程可以写为,改写为,(1).这表示水流随位置的下降，流速逐渐增大。整个水流可以认为是一个大流管，h1处的流量应等于 h2处的流量，即.(2)由于,所以必定有,这表示水流随位置的下降而变细。根据题意，h2处的流速为 v2，代入式(1)，得,即.(3)将式(3)代入式(2)，得,式中 d1=d，d2就是在水笼头出口以下h 处水流的直径。上式可化为.图 5-10 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 4 页 -3 从上式可解得.6-6 文丘里流量计是由一根粗细不均匀的管子做成的，粗部和细部分别接有一根竖直的细管，如图 5-11所示。在测量时，将它水平地接在管道上。当管中有液体流动时，两竖直管中的液体会出现高度差h。如果粗部和细部的横截面积分别为 sa和 sb，试计算流量和粗、细两处的流速。解 取沿管轴的水平流线ab(如图 5-11 中虚线所示)，并且 a、b 两点分别对应两竖直管的水平位置，可以列出下面的伯努利方程,改写为,即.(1)另有连续性方程.(2)以上两式联立，可解得,流量为.图 5-11 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 4 页 -4 6-7 利用压缩空气将水从一个密封容器内通过管子压出，如图 5-12所示。如果管口高出容器内液面0.65 m，并要求管口的流速为 1.5 m s1。求容器内空气的压强。解 取如图 5-12中虚线 ab所示的流线，并运用伯努利方程,可以认为,所以.6-9 用图 5-5 所示的虹吸管将容器中的水吸出。如果管内液体作定常流动，求：(1)虹吸管内液体的流速；(2)虹吸管最高点 b 的压强；(3)b 点距离液面的最大高度。解 此题的解答见上面 例题分析 中的例题 5-4。6-12 从油槽经过 1.2 km 长的钢管将油输送到储油罐中，已知钢管的内直径为12 cm，油的黏度系数为0.32 pa s，密度为0.91 g cm3，如果要维持5.2 102 m3 s1 的流量，试问油泵的功率应为多大？解 首先根据泊肃叶公式求出油被输送到1.2 km 处所需要的压强差.为保持一定的流量，油泵的功率为.图 5-12 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 4 页 -