Question

【題目】泥石流是由于暴雨、暴雪或其他自然災害引發的山體滑坡并攜帶有大量泥沙以及石塊的特殊洪流，具有極強的破壞力。為了比較水流和泥石流的破壞力，小宇進行了如下探究：如圖所示，將兩輛相同的小車分別放在兩個相同的管道中，然后讓速度相等的水流和泥沙流分別通過這兩個管道2秒鐘，小車分別被推動一段距離，實驗記錄如下表所示。

流 體	水 流	泥沙流
小車被推動距離/cm	68	102

（1）實驗中，通過________來比較水流和泥沙流的破壞力。由實驗數據可知，在相同的時間內，相同的橫截面積上，小車從________（選填“水流”或“泥沙流”）上獲得的能量較多。

（2）在單位時間內、單位面積上，從某種能源中所能得到的能量叫做能流密度，這是評價能源優劣的重要指標之一。若水的流速為v，密度是ρ，質量為m的水在流動時具有的能量（動能）為mv2，請你推導出水能的能流密度A的表達式：A=________。據此可推知，在流速相等的情況下，風能的能流密度比水能的能流密度________（選填“大”或“小”）。

Answer 1

【答案】小車運動的距離 泥沙流 小

【解析】

(1)[1][2]比較水流和泥沙流的破壞力是通過小車移動的距離來顯示的，小車運動的距離越遠，說明獲得的能量越多；由表格可知，泥沙流推動小車的距離遠，所以從泥沙流獲得的能量較多；
(2)[3][4]根據題意所提供的信息，水的流速為v，密度是ρ，設S為橫截面積、L為水流流過的距離，則

L=vt，

水流的體積

V=Svt，

所以

m=ρV=ρSvt，

代入

得：

，

因為在單位時間內、單位面積上從某種能源中所能得到的能量叫做能流密度
則水能的能流密度A的表達式：

；

風的密度要小于水的密度，則在流速相等的情況下，風能的能流密度比水能的能流密度小。