题目
无限大地层x轴上存在等产量的一源和一汇时,以下说法正确的是( )。A. 等势线为圆心在x轴上的圆B. y轴为等势线,x轴为流线C. 以上说法都不对D. 流线为圆心在y轴上的圆
无限大地层x轴上存在等产量的一源和一汇时,以下说法正确的是( )。
A. 等势线为圆心在x轴上的圆
B. y轴为等势线,x轴为流线
C. 以上说法都不对
D. 流线为圆心在y轴上的圆
题目解答
答案
ABD
A. 等势线为圆心在x轴上的圆
B. y轴为等势线,x轴为流线
D. 流线为圆心在y轴上的圆
A. 等势线为圆心在x轴上的圆
B. y轴为等势线,x轴为流线
D. 流线为圆心在y轴上的圆
解析
本题考查无限大地层中存在等产量的一源和一汇时的等势线和流线的分布特征,解题思路是根据势流理论和相关数学推导来分析各选项。
选项A
在无限大地层中,对于等产量的一源和一汇,根据势流理论,等势线满足拉普拉斯方程。设源位于$x = -a$,汇位于$x = a$,产量均为$q$。
由势流理论可知,势函数$\varphi$满足$\nabla^{2}\varphi=0$,对于二维问题$\frac{\partial^{2}\varphi}{\partial x^{2}}+\frac{\partial^{2}\varphi}{\partial y^{2}} = 0$。
通过求解该方程并结合边界条件(源汇处的流量条件),可以得到等势线的方程为$(x - x_0)^2 + y^2 = r^2$(其中$x_0$在$x$轴上),这表明等势线为圆心在$x$轴上的圆,所以选项A正确。
选项B
对于等产量的一源和一汇,由于源和汇在$x$轴上对称分布,在$y$轴上各点到源和汇的距离相等,根据势的叠加原理,$y$轴上各点的势值相等,所以$y$轴为等势线。
而流线与等势线相互垂直,$x$轴与$y$轴垂直,所以$x$轴为流线,选项B正确。
选项D
同样根据势流理论和相关数学推导,流线的方程可以得到为$(x - x_0)^2 + y^2 = r^2$(其中$x_0 = 0$),即流线为圆心在$y$轴上的圆,选项D正确。
选项C
由于选项A、B、D都正确,所以选项C错误。