题目
粘滞流体在水平管中流动时,其流量与( )A. 入端压强成正比B. 出端压强成正比C. 入.出端压强之和成正比D. 入.出端压强之差成正比E. 入.出端中点压强成正比
粘滞流体在水平管中流动时,其流量与( )
A. 入端压强成正比
B. 出端压强成正比
C. 入.出端压强之和成正比
D. 入.出端压强之差成正比
E. 入.出端中点压强成正比
题目解答
答案
D. 入.出端压强之差成正比
解析
本题考查泊肃叶定律(Poiseuille's Law)的应用,核心在于理解粘滞流体在水平管中流动时,流量与压强差的关系。
关键点:
- 泊肃叶定律指出,流量与两端的压强差成正比,与单端压强无关。
- 公式为 $Q = \frac{\pi \Delta P r^4}{8 \eta L}$,其中 $\Delta P = P_{\text{入}} - P_{\text{出}}$。
- 题目中“水平管”说明忽略重力影响,仅需考虑压强差驱动流动。
泊肃叶定律的核心推导
- 定律内容:对于层流状态的粘滞流体在圆形管道中的流动,流量 $Q$ 满足:
$Q = \frac{\pi \Delta P r^4}{8 \eta L}$
其中 $\Delta P$ 是管道两端的压强差,$r$ 是管半径,$\eta$ 是流体粘度,$L$ 是管长。 - 比例关系:公式表明,流量 $Q$ 与压强差 $\Delta P$ 成正比,与其他选项中的压强组合(如单端压强、压强和等)无关。
选项分析
- A、B:仅考虑单端压强,未体现驱动流动的“压强差”,错误。
- C:压强之和与驱动无关,错误。
- D:压强差 $\Delta P$ 是泊肃叶定律的核心变量,正确。
- E:中点压强与流量无关,错误。