第2章-流体的运动详细答案.doc

习题2-1一水平圆管，粗处的直径为8cm，流速为1ms1，粗处的直径为细处的2倍，求细处的流速和水在管中的体积流量2-2将半径为2cm的引水管连接到草坪的洒水器上，洒水器装一个有20个小孔的莲蓬头，每个小孔直径为0.5cm如果水在引水管中的流速为1ms1，试求由各小孔喷出的水流速度是多少？2-3一粗细不均匀的水平管，粗处的截面积为30cm2，细处的截面积为10cm2用此水平管排水，其流量为3103m3s1求：(1)粗细两处的流速；(2)粗细两处的压强差2-4水在粗细不均匀的管中做定常流动，出口处的截面积为10cm2，流速为2ms1，另一细处的截面积为2cm2，细处比出口处高0.1m设大气压强P0105Pa，若不考虑水的黏性，(1)求细处的压强；(2)若在细处开一小孔，水会流出来吗？习题2-6习题2-52-5一种测流速（或流量）的装置如2-5图所示密度为的理想液体在水平管中做定常流动，已知水平管中A、B两处的横截面积分别为SA和SB，B处与大气相通，压强为P0若A处用一竖直细管与注有密度为()的液体的容器C相通，竖直管中液柱上升的高度为h，求液体在B处的流速和液体在管中的体积流量 2-6用如图2-6图所示的装置采集气体设U形管中水柱的高度差为3cm，水平管的横截面积S为12cm2，气体的密度为2kgm3求2min采集的气体的体积 2-7一开口大容器底侧开有一小孔A，小孔的直径为2cm，若每秒向容器内注入0.8L的水，问达到平衡时，容器中水深是多少？2-8设37时血液的黏度=3.4103Pas，密度=1.05103kgm3，若血液以72cms1的平均流速通过主动脉产生了湍流，设此时的雷诺数为1000，求该主动脉的横截面积2-9体积为20cm3的液体在均匀水平管内从压强为1.2105Pa的截面流到压强为1.0105Pa的截面，求克服黏性力所作的功2-10某段微血管的直径受神经控制而缩小了一半，如果其他条件不变，问通过它的血流量将变为原来的多少？2-11假设排尿时，尿从计示压强为5.33103 Pa的膀胱经过尿道后由尿道口排出，已知尿道长4cm，体积流量为21cm3s1，尿的黏度为6.9104 Pas，求尿道的有效直径2-12某条犬的一根大动脉，内直径为8mm，长度为10cm，流过这段血管的血流流量为1cm3s1，设血液的黏度为2.0103Pas求：(1)血液的平均速度；(2)这段动脉管的流阻；(3)这段血管的血压降落2-13设某人的心输出量为8.2105 m3s1，体循环的总压强差为1.2104Pa，试求此人体循环的总流阻(也称总外周阻力)2-14液体中有一空气泡，其直径为lmm，密度为1.29 kgm3，液体的密度为0.9103 kgm3，黏度为0.15Pas求该空气泡在液体中上升的收尾速度 2-15一个红细胞可近似看为一个直径为5.0106m、密度为1.09103kgm3的小球设血液的黏度为1.2103Pas，密度为1.03103kgm3试计算该红细胞在37的血液中沉淀2cm所需的时间如果用一台加速度为106g的超速离心机，问沉淀同样距离所需时间又是多少？2-1一水平圆管，粗处的直径为8cm，流速为1ms-1，粗处的直径为细处的2倍，求细处的流速和水在管中的体积流量解：（1）已知：d1=8cm，v1=1ms-1，d1= 2d2求：v2=？，Q=？根据连续性方程，有，代入已知条件得（2）水的体积流量为2-2将半径为2cm的引水管连接到草坪的洒水器上，洒水器装一个有20个小孔的莲蓬头，每个小孔直径为0.5cm如果水在引水管中的流速为1ms-1，试求由各小孔喷出的水流速度是多少？解：已知：总管的半径r1=2cm，水的流速v1=1ms-1；支管的半径为r2=0.25cm，支管数目为20求：v2=？根据连续性方程，有，代入数据，得从而，解得小孔喷出的水流速度2-3一粗细不均匀的水平管，粗处的截面积为30cm2，细处的截面积为10cm2用此水平管排水，其流量为310-3 m3s-1求：(1)粗细两处的流速；(2)粗细两处的压强差解：已知：S1=30cm2，S2=10cm2，Q=310-3 m3s-1求：(1) v1=？，v2=？；(2) P 1-P2=？（1）根据连续性方程，得（2）根据水平管的伯努利方程，得粗细两处的压强差2-4水在粗细不均匀的管中做定常流动，出口处的截面积为10cm2，流速为2ms-1，另一细处的截面积为2cm2，细处比出口处高0.1m设大气压强P0105Pa，若不考虑水的黏性，(1)求细处的压强；(2)若在细处开一小孔，水会流出来吗？解：(1) 已知：S1=10cm2，v1=2ms-1，S2=2cm2，P1= P0105Pa，h2-h1=0.1m求：P2=？根据连续性方程S1v1=S2v2，得第二点的流速又根据伯努利方程，得第二点的压强(2) 因为，所以在细处开一小孔，水不会流出来习题2-52-5一种测流速（或流量）的装置如右图所示密度为的理想液体在水平管中做定常流动，已知水平管中A、B两处的横截面积分别为SA和SB，B处与大气相通，压强为P0若A处用一竖直细管与注有密度为()的液体的容器C相通，竖直管中液柱上升的高度为h，求液体在B处的流速和液体在管中的体积流量解：根据水平管的伯努利方程和连续性方程，解得B处的流速又由竖直管中液柱的高度差，可知，因而B处的流速为进而得水平管中液体的体积流量为习题2-62-6用如下图所示的装置采集气体设U形管中水柱的高度差为3cm，水平管的横截面积S为12cm2，气体的密度为2kgm-3求2min采集的气体的体积解：根据水平管的伯努利方程，因弯管处流速v2，因此上式可化为，又由U形管中水柱的高度差知1、2两处的压强差为，联立上面两式，解得气体的流速2min采集的气体的体积为2-7一开口大容器底侧开有一小孔A，小孔的直径为2cm，若每秒向容器内注入0.8L的水，问达到平衡时，容器中水深是多少？解：已知： Q=0.8L，r2=1cm根据连续性方程Q=S1v1=S2v2，可得小孔处的流速又因容器的截面积S1远大于小孔的截面积S2，所以v10根据伯努利方程 因容器上部和底部小孔均通大气，故P1=P2=P01.0105Pa，将已知条件代入上式，得解得 2-8设37时血液的黏度=3.410-3Pas，密度=1.05103kgm-3，若血液以72cms-1的平均流速通过主动脉产生了湍流，设此时的雷诺数为1000，求该主动脉的横截面积解：根据雷诺数的定义，可知主动脉的半径，代入已知条件，得，进一步得到主动脉的横截面积2-9体积为20cm3的液体在均匀水平管内从压强为1.2105Pa的截面流到压强为1.0105Pa的截面，求克服黏性力所作的功解：根据黏性流体的伯努利方程又因为在均匀水平管中，即v1v2，h1h2，因此单位体积液体克服黏性力做的功那么体积为20cm3的液体克服黏性力所作的功2-10某段微血管的直径受神经控制而缩小了一半，如果其他条件不变，问通过它的血流量将变为原来的多少？解：根据泊肃叶定律知，其他条件不变时，体积流量与半径的四次方成正比因此，其他条件不变，直径缩小了一半，则通过它的血流量将变为原来的1/162-11假设排尿时，尿从计示压强为5.33103 Pa的膀胱经过尿道后由尿道口排出，已知尿道长4cm，体积流量为21cm3s-1，尿的黏度为6.910-4 Pas，求尿道的有效直径解：根据泊肃叶定律，体积流量得尿道的有效半径故尿道的有效直径为2-12某条狗的一根大动脉，内直径为8mm，长度为10cm，流过这段血管的血流流量为1cm3s-1，设血液的黏度为2.010-3Pas求：(1)血液的平均速度；(2)这段动脉管的流阻；(3)这段血管的血压降落解：(1)根据体积流量的定义，得血液的平均速度(2) 根据流阻的定义：R=8L/pr4，可得该段动脉管的流阻(3) 根据泊肃叶定律：，得这段血管的血压降落2-13设某人的心输出量为8.210-5 m3s-1，体循环的总压强差为1.2104Pa，试求此人体循环的总流阻(也称总外周阻力)解：根据泊肃叶定律，得此人体循环的总流阻2-14液体中有一空气泡，其直径为lmm，密度为1.29 kgm-3，液体的密度为0.9103 kgm-3，黏度为0.15Pas求该空气泡在液体中上升的收尾速度解：当空气泡在液体所受的重力、黏性阻力与浮力达到平衡时，小球速率达到最大，此后它将匀速上升，即从而得空气泡在液体中上升的收尾速度2-15一个红细胞可近似看为一个直径为5.010-6m、密度为1.09103kgm-3的小球设血液的黏度为1.210-3Pas，密度为1.03103kgm-3试计算该红细胞