题目
在一段水深一样的河道上,我们可以观察到,水面宽处流速慢,水面窄处流速快,这是因为水流运动必须遵循着()。A. 动量原理B. 连续性原理C. 冲量定理D. 能量守恒定律
在一段水深一样的河道上,我们可以观察到,水面宽处流速慢,水面窄处流速快,这是因为水流运动必须遵循着()。
A. 动量原理
B. 连续性原理
C. 冲量定理
D. 能量守恒定律
题目解答
答案
B. 连续性原理
解析
本题考查的知识点是流体力学中的基本原理,解题思路是分析每个选项所代表的原理,并判断哪个原理能解释水面宽处流速慢、水面窄处流速快这一现象。
对各选项的分析
- A. 动量原理:动量原理主要描述的是物体动量的变化与所受合外力冲量之间的关系,其公式为$\vec{I}=\Delta\vec{p}$,其中$\vec{I}$是合外力的冲量,$\Delta\vec{p}$是物体动量的变化量。该原理主要用于分析物体在力的作用下动量的改变情况,与水流在不同宽度河道中的流速变化并无直接关联,所以A选项不符合。
- B. 连续性原理:对于不可压缩流体(水在一般情况下可近似看作不可压缩流体),连续性原理表明在单位时间内通过流管各横截面的流体体积相等。设河道的横截面积为$S$,水流速度为$v$,根据连续性原理有$S_1v_1 = S_2v_2$。在水深一样的情况下,河道水面宽处横截面积$S$大,为了保证单位时间内通过的流体体积不变,流速$v$就小;水面窄处横截面积$S$小,流速$v$就大。所以连续性原理可以很好地解释题目中所描述的现象,B选项符合。
- C. 冲量定理:冲量定理和动量原理本质上是相同的,它强调的是力在时间上的积累效果与物体动量变化的关系,同样不能用于解释水流在不同宽度河道中的流速变化,C选项不符合。
- D. 能量守恒定律:能量守恒定律指出在一个孤立系统中,能量不会凭空产生或消失,只会从一种形式转化为另一种形式。虽然水流在运动过程中也遵循能量守恒定律,但它不能直接解释为什么水面宽处流速慢、水面窄处流速快这一与流量相关的现象,D选项不符合。