如图4-4-13所示,是研究“水流射程与排水孔高度的关系”的实验装置,取一只较高的塑料瓶(如可乐饮料瓶)在侧壁的母线上钻一排小孔,保持小孔的间距为定值,在每个小孔中紧插一段

◎ 题目

如图4-4-13所示,是研究“水流射程与排水孔高度的关系”的实验装置,取一只较高的塑料瓶(如可乐饮料瓶)在侧壁的母线上钻一排小孔,保持小孔的间距为定值,在每个小孔中紧插一段圆珠笔芯的塑料管,作为排水管(图中只画了几个作为示意,实验时应多做几个,以保证实验尽量准确).再剪若干小段软塑料管,将其一头加热软化封闭起来,作为排水管的套帽并插入对应的小孔中,另备接水盘,直尺,水杯等.任拔出一个套帽(设其对应排水小孔到底面的高度为)就可以测得其水流的射程为,多做几次实验,且每次实验时液面初始高度均为H,利用描点法就在图4-4-14中可画出的图像.请你根据理论分析后并在图中画出这个图像,当水从距底面多高的位置的孔中喷出时射程最远?

◎ 答案

图像见下图;H/2

◎ 解析

水流的射程与排水管距离顶的高(H-h)以及排水管到地面的高度h两个因素有关.(H-h)影响喷出的水柱初速度.设排水管的内截面积为,排水口距地面的高度为h,水的密度为.在排水口处取很短很短、长度为、质量为一小段水柱.
则对该段水柱利用动能定理有:
代入上式得:
 再得
从而可知当时,水平射程最远.

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图4-4-13所示,是研究“水流射程与排水孔高度的关系”的实验装置,取一只较高的塑料瓶(如可乐饮料瓶)在侧壁的母线上钻一排小孔,保持小孔的间距为定值,在每个小孔中紧插一段…”主要考查了你对  【实验:探究小车速度随时间变化的规律】,【实验:探究弹力与弹簧伸长的关系】,【实验:探究加速度与力、质量的关系】,【实验:探究功与速度变化的关系】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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