问题 问答题

物理探究:将两辆相同的小车分别放在两个相同的管道中,然后让速度相等的风和水流分别通过这两个管道2秒钟,小车分别被推动一段距离,实验记录如下表:

流体水流
小车被推动距离/cm0.268
(1)由实验记录可知,在相同的时间内,相同的面积上,小车从两种不同的能源上获得的能量多少______(选填“相同”或“不同”).

在单位时间内,单位面积上从某种能源中所能得到的能量叫做能流密度,这是评价能源优劣的重要指标之一,从实验可知,水能的能流密度比风能的能流密度______(选填“大”或“小”).

(2)若水的流速为v,密度是ρ,质量为m的水在流动时具有的能量(动能)为

1
2
mv2,请你推出水能的能流密度A的表达式:A=______.

答案

(1)让速度相等的风和水流分别通过这两个管道2秒钟,则小车被风推出的距离是0.2cm,被水流推出的距离是68cm,故在相同的时间内,相同的面积上,小车从水流上获得的能量多,从风上获得的能量少.

(2)根据题意所提供的信息,水的流速为v,密度是ρ,质量为m的水在流动时具有的能量(动能)为

1
2
mv2,所以水能的能流密度等于A=
1
2
mv2
st
,其中m=ρV、(其中V为水流的体积)、V=sL(s为横截面积、L为水流流过的距离),将m的表达式和V的表达式代入水能的能流密度的表达式中,最后化简可得:

1
2
ρLv2
t
,其中
L
t
为水的流速为v,故水流密度的表达式为:A=
1
2
ρv3

故答案为:(1)不同,大;(2)

1
2
ρv3

填空题
单项选择题