单选题
明渠均匀流中,水流在一定距离上因渠底高程降落而引起的势能减小值恰好用于克服水头损失,从而保证了 ()沿程不变。
A
(A) 动能
B
(B) 势能
C
(C) 总机械能
D
(D) 位能
答案解析
正确答案:A
解析:
本题主要考察明渠均匀流中的能量转换与守恒原理。
在明渠均匀流中,水流在流动过程中会经历能量的转换。当渠底高程降落时,水流的势能会减小。然而,这种势能的减小并不是无意义的,而是恰好用于克服水流在流动过程中产生的水头损失,如摩擦损失、局部损失等。
现在我们来分析各个选项:
A. 动能:在明渠均匀流中,由于水流速度沿程不变(这是均匀流的定义),因此动能在沿程上也是保持不变的。而势能的减小恰好用于克服水头损失,从而保证了总机械能(动能+势能)在沿程上虽然势能减小,但动能不变,总机械能仍然保持不变。但题目问的是哪个量“沿程不变”,直接来看,动能是沿程不变的,因此A选项正确。
B. 势能:如前所述,势能在沿程上是减小的,用于克服水头损失,所以B选项错误。
C. 总机械能:虽然总机械能在明渠均匀流中是守恒的,但题目问的是哪个量“沿程不变”,而总机械能虽然守恒,但其值(动能+势能)在沿程上是有变化的(势能减小,动能不变),因此C选项不是最直接的答案。
D. 位能:位能通常与势能相关,但在水力学中,我们更常使用势能来描述水流的能量状态。位能并不是一个直接用于描述水流能量转换的术语,且在此情境下,它并不能准确反映水流能量的变化情况。此外,位能(或势能)在沿程上是减小的,所以D选项错误。
综上所述,正确答案是A,即动能沿程不变。这是因为在明渠均匀流中,水流速度保持不变,从而保证了动能的恒定。而势能的减小则恰好用于克服水头损失,使得总机械能在沿程上保持守恒。但直接回答题目“哪个量沿程不变”时,应选动能。
在明渠均匀流中,水流在流动过程中会经历能量的转换。当渠底高程降落时,水流的势能会减小。然而,这种势能的减小并不是无意义的,而是恰好用于克服水流在流动过程中产生的水头损失,如摩擦损失、局部损失等。
现在我们来分析各个选项:
A. 动能:在明渠均匀流中,由于水流速度沿程不变(这是均匀流的定义),因此动能在沿程上也是保持不变的。而势能的减小恰好用于克服水头损失,从而保证了总机械能(动能+势能)在沿程上虽然势能减小,但动能不变,总机械能仍然保持不变。但题目问的是哪个量“沿程不变”,直接来看,动能是沿程不变的,因此A选项正确。
B. 势能:如前所述,势能在沿程上是减小的,用于克服水头损失,所以B选项错误。
C. 总机械能:虽然总机械能在明渠均匀流中是守恒的,但题目问的是哪个量“沿程不变”,而总机械能虽然守恒,但其值(动能+势能)在沿程上是有变化的(势能减小,动能不变),因此C选项不是最直接的答案。
D. 位能:位能通常与势能相关,但在水力学中,我们更常使用势能来描述水流的能量状态。位能并不是一个直接用于描述水流能量转换的术语,且在此情境下,它并不能准确反映水流能量的变化情况。此外,位能(或势能)在沿程上是减小的,所以D选项错误。
综上所述,正确答案是A,即动能沿程不变。这是因为在明渠均匀流中,水流速度保持不变,从而保证了动能的恒定。而势能的减小则恰好用于克服水头损失,使得总机械能在沿程上保持守恒。但直接回答题目“哪个量沿程不变”时,应选动能。
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