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清洗玻璃杯外表面时,水流与玻璃杯表面的粘滑力会影响水流下落的速度,并使水流沿着玻璃杯的外表面流动,如图所示。已知该水龙头水流的流量为Q(单位时间内流出水的体积),水龙头内径为D。
(1)求水流出水龙头的速度v0。
(2)现用该水龙头清洗水平放置的圆柱形玻璃杯,柱状水流离开水龙头,下落高度为h,与玻璃杯横截面圆心O处于同一水平面时,开始贴着玻璃杯外表面流动,经过一时间后达到如图所示的稳定状态。水流经过玻璃杯的最低点A时,垂直于速度方向的横截面可认为是宽度为d的矩形。水流在A点沿水平方向离开玻璃杯,落至水池底部B点,落点B到A点正下方C点的距离为x,AC竖直高度为H(H远大于玻璃杯表面水流厚度)。已知水池底面为水平面,不考虑空气阻力的影响,且认为下落过程水不散开,水的密度为ρ,玻璃杯的外半径为R,重力加速度为g,求:
a.水流在A点还未离开玻璃杯时,竖直方向上单位面积受到的合力大小F;
b.达到稳定状态后,t时间内玻璃杯对水流的作用力所做的功W。
【答案】(1)水流出水龙头的速度;
(2)a.水流在A点还未离开玻璃杯时,竖直方向上单位面积受到的合力大小为;
b.达到稳定状态后,t时间内玻璃杯对水流的作用力所做的功为。
4
Q
π
D
2
(2)a.水流在A点还未离开玻璃杯时,竖直方向上单位面积受到的合力大小为
ρ
Q
x
R
d
g
2
H
b.达到稳定状态后,t时间内玻璃杯对水流的作用力所做的功为
ρ
Q
t
(
x
2
g
4
H
-
8
Q
2
D
4
π
2
-
g
R
-
gh
)
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:198引用:1难度:0.6
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1.如图所示,一个固定在竖直平面上的光滑半圆形管道,管道里有一个直径略小于管道内径的小球,小球在管道内做圆周运动,从B点脱离后经过0.2s后又恰好与倾角为45°的斜面垂直相碰。已知半圆形管道的半径为R=1m,小球可看作质点且质量为m=1kg,g取10m/s2。(结果可以保留根号)
(1)求小球经过B点时的速率v;
(2)若使小球恰好到达B点,求小球刚进入管道时的速度vA。发布:2024/12/30 0:0:1组卷:60引用:3难度:0.7 -
2.如图所示,半径R=2m的四分之一粗糙圆弧轨道AB置于竖直平面内,轨道的B端切线水平,且距水平地面高度为h=1.25m.现将一质量m=0.2kg的小滑块(可视为质点)从A点由静止释放,小滑块沿圆弧轨道运动至B点以v=5m/s的速度水平抛出,
g=10m/s2,求
(1)小滑块沿圆弧轨道运动的过程中所受摩擦力做的功是多少?
(2)小滑块经B点时对圆轨道的压力大小?
(3)小滑块着地时的速度大小和方向?发布:2024/12/30 0:0:1组卷:39引用:7难度:0.3 -
3.如图所示,光滑的水平面AB与光滑的竖直半圆形轨道BC平滑连接,半圆轨道半径R=0.2m,一个质量为m=0.5kg的物体放在A处,现作用一水平向右的恒力F,使物块由静止开始运动,当物体运动到B点时,撤去水平恒力F,物体恰好能通过半圆轨道的最高点C,并从C点水平抛出,后又落回A处,g取10m/s2,物体可视为质点。空气阻力不计。求:
(1)AB的长度L;
(2)物体在B点时对轨道的压力;
(3)力F的大小。发布:2024/12/30 0:0:1组卷:64引用:3难度:0.5
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