【題目】用超聲波測(cè)量管道中液體流量有多種方法，其中一種為如圖所示的超聲波飛行時(shí)間流量傳感器裝置.一個(gè)探頭發(fā)出的超聲波束通過管壁進(jìn)入管道被管壁的另一面反射后，正好由另一個(gè)超聲波探頭接收. 超聲波的路徑呈V形.測(cè)量時(shí)，上游和下游的超聲波傳感器輪流發(fā)射和接收超聲波脈沖. 用高精度數(shù)字計(jì)時(shí)器分別測(cè)量超聲波束沿順行和逆行在管道內(nèi)傳播的時(shí)間差，其絕對(duì)值為ΔT. 設(shè)管道內(nèi)徑為D，超聲波束在管道內(nèi)與管道橫截面的夾角為θ，管內(nèi)流體靜止時(shí)超聲波從發(fā)射到接收的時(shí)間為T0. 測(cè)出以上物理量便可計(jì)算出流體流速.請(qǐng)推導(dǎo)出由這些物理量計(jì)算流體流速的表達(dá)式（提示：忽略超聲波穿過管壁的時(shí)間和折射；計(jì)算中要做適當(dāng)?shù)慕疲?/span>.

【答案】

【解析】

設(shè)A、B為超聲波探頭，P為 對(duì)面管壁上的一點(diǎn)， 管道中液體流速向右，超聲波束順行時(shí)路徑(聲速與水流速度的合速度)只有沿APB（如圖a），才能為接收探頭接收.

超聲波在管道流體中的速度v’是它在靜止流體中的速度v0和流體速度v的疊加，如圖b所示. 則：

∵v0>>v

∴α很小，cosα≈1

同理，逆行時(shí)有由題意和圖a可知：

由（1）、（2），并整理得

故

由于 略去高階無(wú)限小，得

可得：

【點(diǎn)晴】

解此題時(shí)不能將速度分解到沿管道方向來(lái)處理，因?yàn)槟菢雍茈y作近似，從而無(wú)法得到正確答案.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】A、B兩質(zhì)點(diǎn)從同一地點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)的x -t圖象如圖所示，下列說法正確的是

A.質(zhì)點(diǎn)B做曲線運(yùn)動(dòng)

B.在0～4s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)A的平均速度與質(zhì)點(diǎn)B的平均速度相等

C.質(zhì)點(diǎn)A做勻加速直線運(yùn)動(dòng)

D.在0～8s內(nèi)，A、B兩質(zhì)點(diǎn)間的距離先減小后增大

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】現(xiàn)有如下實(shí)驗(yàn)器材：

天平一臺(tái)，各種質(zhì)量砝碼若干

邊長(zhǎng)為L、匝數(shù)為N的正方形線圈一個(gè)

直流電源一個(gè)

電流計(jì)一個(gè)

開關(guān)、電阻、細(xì)導(dǎo)線及固定裝置若干

請(qǐng)用以上器材設(shè)計(jì)一個(gè)可以精確測(cè)量勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)．

要求：

（1）在虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)原理圖

（2）為了測(cè)量磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度需要測(cè)量哪些物理量？

（3）寫出計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度的主要關(guān)系式．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖，兩個(gè)滑塊A和B的質(zhì)量分別為mA＝1 kg和mB＝5 kg，放在靜止于水平地面上的木板的兩端，兩者與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ1＝0.5；木板的質(zhì)量為m＝4 kg，與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2＝0.1。某時(shí)刻A、B兩滑塊開始相向滑動(dòng)，初速度大小均為v0＝3 m/s。A、B相遇時(shí)，A與木板恰好相對(duì)靜止。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，取重力加速度大小g＝10 m/s2。求：

(1)B與木板相對(duì)靜止時(shí)，木板的速度；

(2)A、B開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩者之間的距離。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示的虛線框內(nèi)是一種具有特定邏輯功能的電路，它由G1、G2、G3、G4、G5共五個(gè)邏輯門組成. A1、…… 、B3……分別為各個(gè)門的輸入端，Y1……分別為各個(gè)門的輸出端.整體電路有兩個(gè)輸入端A、B，一個(gè)輸出端Y .

（1）在五個(gè)門中：G1、G2是 ____ 門，G3、G4是____ 門，G5是______門.

（2）分析此組合電路工作時(shí)的一種邏輯狀態(tài). 當(dāng)A端為高電平（即邏輯狀態(tài)為“1” ）、且B端為低電平（即邏輯狀態(tài)為“0” ）時(shí)： Y1為____ ， Y2為____. 則此時(shí) Y3為____ ， Y4為____. 于是 Y5（即Y）為_____.

（3）依據(jù)此組合電路輸入端的全部可能的邏輯狀態(tài)，填寫出表示其邏輯功能的真值表____（表一）.

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】用20 N的水平力在水平地面上拉重60 N的物體時(shí)，物體恰能被拉動(dòng)；物體運(yùn)動(dòng)后只需18 N的拉力即可使物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)．該物體靜止在水平地面上，若用15 N的水平力拉該物體，物體受到的摩擦力大小為________；若用30 N的水平力拉該物體，物體受到的摩擦力大小為________；物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為________．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】經(jīng)長(zhǎng)期觀測(cè)人們?cè)谟钪嬷幸呀?jīng)發(fā)現(xiàn)了“雙星系統(tǒng)”，“雙星系統(tǒng)”由兩顆相距較近的恒星組成，每個(gè)恒星的線度遠(yuǎn)小于兩個(gè)星體之間的距離，而且雙星系統(tǒng)一般遠(yuǎn)離其他天體．如圖所示，兩顆星球組成的雙星，在相互之間的萬(wàn)有引力作用下，繞連線上的O點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)．現(xiàn)測(cè)得兩顆星之間的距離為L，設(shè)質(zhì)量分別用m1、m2表示，且m1：m2=5：2．則可知

A.、做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度之比為2：5

B.、做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度之比為5：2

C.做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為

D.兩顆恒星的公轉(zhuǎn)周期相等,且可表示為

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】一矩形通電線框abcd可繞其中心軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)，它處在與OO′垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示．在磁場(chǎng)作用下線框開始轉(zhuǎn)動(dòng)，最后靜止在平衡位置，則平衡后（）

A.線框四邊都不受磁場(chǎng)的作用力

B.線框四邊受到指向線框外部的磁場(chǎng)力，但合力為零

C.線框四邊受到指向線框內(nèi)部的磁場(chǎng)力，但合力為零

D.線框的一對(duì)邊受到指向線框外部的磁場(chǎng)作用力，另一對(duì)邊受到指向線框內(nèi)部的磁場(chǎng)作用力，但合力為零

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，豎直放置的兩端封閉的玻璃管中注滿清水，內(nèi)有一個(gè)紅蠟塊能在水中以速度v勻速上�。F(xiàn)當(dāng)紅蠟塊從玻璃管的下端勻速上浮的同時(shí)，使玻璃管水平勻加速向右運(yùn)動(dòng)，則蠟塊的軌跡可能是(　　)

A．直線P 　B．曲線Q C．曲線R D．無(wú)法確定

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