浮子流量计

  气体的流量一般指单位时间内流过通气管道的气体体积，流量等于气体的流速和通道横截面积的乘积．生活生产中经常要对气体的流量进行控制，例如医院给病人输氧时，用阀门控制氧气瓶输出氧气的流量，在管道中接入流量计，可以反映流量的大小．

  浮子流量计是一种常用的流量计．其结构如图所示，一个上粗下细的锥形管，管内倒放着一个铝制的圆锥体浮子．工作时，气体从锥形管下端流入，向上冲击浮子，然后流过圆锥体浮子底面与锥形管之间的环形空隙，从上端流出．如果浮子受到气流的冲力大，就会向上移动，环形空隙加大，气体流速变小，对浮子的冲力就会变小，这样浮子最终稳定在某一位置，这个位置的高低就反映了气体流量的大小．

（1）浮子流量计使用时，锥形管应处于（______）

  A．水平方向    B．竖直方向    C．斜向上    D．斜向下

（2）浮子所受气体浮力很小，可以忽略．当浮子稳定在某一位置时，气流对浮子的冲力和浮子重力的关系是______．

（3）对于某个制成的浮子流量计，浮子和锥形管之间的环形空隙的面积和浮子高度成正比，比例系数为k₁；气流对浮子的冲力和流速成正比，比例系数为k₂；浮子的质量为m．当浮子稳定在高度h时，气体流量Q的表达式为Q =___________．

（4）浮子流量计能反映的最大流量是有限的，如果要让这个浮子流量计能反映更大的流量，请你提出一条可行的改进措施：_________________________________________．

答案

B    二力平衡        用密度更大的材料制作浮子   

【详解】

（1）根据题意可知，当流量一定时，气流向上的冲击力与浮子的重力平衡，即这一过程要利用浮子的重力，所以浮子流量计使用时，锥形管必须处于竖直方向．

（2）浮子所受气体浮力很小，可以忽略．当浮子稳定在某一位置时，气流对浮子的冲力和浮子的重力，二力大小相等，方向相反，作用在一条直线上，所以二力平衡．

（3）对于某个制成的浮子流量计，浮子和锥形管之间的环形空隙的面积和浮子高度成正比，比例系数为k₁，即可得：；

气流对浮子的冲力和流速成正比，比例系数为k₂；浮子的质量为m．且冲力与重力平衡，可得：

则：；

根据题意：流量等于气体的流速和通道横截面积的乘积．所以当浮子稳定在高度h时，气体流量Q的表达式为：

．

（4）浮子流量计能反映的最大流量是有限的，如果要让这个浮子流量计能反映更大的流量，根据可知，当浮子的质量越大时，流量越大，所以改进措施为：用密度更大的材料制作浮子