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文档简介
专题11流体压强与流速关系问题
1.流体压强与流速关系
流体压强大小与流速关系:在流体中流速越大地方,压强越小;流速越小的地方,压强越大。
2.液体压强与流速的关系的应用
飞机的机翼通常都做成上面凸起、下面平直的形状。当飞机在机场跑道上滑行时,流过机翼上
方的空气速度大、压强小,流过机翼下方的空气速度小、压强大。机翼上下方所受的压力差形成向
上的升力。
例题解析与对点练习
【例题1】(2021苏州)小明采纳“向漏斗口吹气,观察乒乓球状态”的方法来探究流速对流体压强的影
响。以下方案不合理的是()
【答案解析】A
【试题解答】A.不吹气时,乒乓球受到的重力和支持力是平衡力,乒乓球处于静止状态;竖直向上吹
气时,乒乓球底部空气流速大压强小,乒乓球上面流速小压强大,产生向下的压力,乒乓球受竖直向
下的重力,乒乓球还受到支持力作用,这三个力是平衡力,乒乓球也处于静止状态,所以竖直向上
吹气没有改变乒乓球的运动状态,不能很好的探究流体流速对流体压强的影响,故选项正确。
B,不吹气时,乒乓球由于重力作用会滚下来,水平向右吹气时,乒乓球左侧空气流速大压强小,乒乓球
右侧空气流速小压强大,产生向左的压力,乒乓球保持静止状态,所以水平向右吹气改变了乒乓球的
运动状态,可以探究流速对流体压强的影响,故选项错误。
C.不吹气时,乒乓球由于重力作用会滚下落,竖直向下吹气时,乒乓球上方空气流速大压强小,乒乓
球下方空气流速小压强大,产生向上的压力,乒乓球保持静止状态,所以竖直向下吹气改变了乒乓球
的运动状态,可以探究流速对流体压强的影响,故选项错误。
D.不吹气时,乒乓球由于重力作用会滚下来,斜向下吹气时,乒乓球右上方空气流速大压强小,乒乓
球左下方空气流速小压强大,产生向右上方的压力,乒乓球保持静止状态,所以斜向下吹气改变了乒
乓球的运动状态,可以探究流速对流体压强的影响,故选项错误。
【对点练习】如图所示,将一根玻璃管制成粗细不同的两段,管的下方与一个装有部分水的连通器相
通。当从管的一端吹气时,连通器两端A、B液面高度变化情况正确的是()
A.A液面上升B.A液面下降C.B液面下降D.A、B液面高度均不变
【答案解析】B
【解答】气体在流速小的地方压强大,在流速大的地方压强小,从管的一端吹气时,粗细两管中的
空气流量是一样的,粗管中的空气流速小、压强大,细管中的空气流速大、压强小,则A液面上方
的气体压强大,B液面上方的气体压强小,会造成A液面下降,B液面上升。
【例题2】(2021山东聊城)如图所示,两只气球自由地悬挂在空中,下面两种方法都能使两气球靠拢:
方法一、向两气球中间吹气;这是因为在气体中,流速大的位置,压强;
方法二、把丝绸摩擦过的玻璃棒放在两气球之间;这是因为玻璃棒摩擦后,能吸引轻小物体。
【答案解析】(1)小(2)带了电(荷)
【试题解答】(1)向两气球中间吹气,气球中间流速较大,压强较小,气球外侧流速较小,压强较大,气
球在压强差的作用小向中间靠拢。
(2)把丝绸摩擦过的玻璃棒放在两气球之间,玻璃棒摩擦后带了电(荷),因为带电体能吸引轻小物体,
所以两气球靠拢。
【对点练习】牵引车将停放在机库的战斗机拖出的过程中,说明力可以改变物体的;战斗机机翼
下平上凸,目的是使战机飞行时机翼下方空气的流速小于机翼上方空气的流速,从而使机翼下方
空气的压强机翼上方空气的压强(选填“大于”、“等于”或“小于”);战斗机在进入战斗前抛
掉副油箱的目的是战斗机的惯性(选填“增大”或“减小”),从而增强战斗机机动性。
【答案解析】运动状态;大于;减小。
【解答】(1)牵引车将停放在机库的战斗机拖出的过程中,运动速度发生了变化,说明力可以改变物体
的运动状态:(2)机翼上方的空气流速比机翼下方的流速快,因此机翼下方气体压强大于机翼上方气
体压强,从而产生了升力;(3)由于惯性的大小只与物体的质量有关,故战斗机进入战斗状态前要扔掉
副油箱,这是为了减小惯性,以提高战斗机的灵活性。
一、挑选题
1.(2021湖南常德)日常生活中,处处有物理。下列分析正确的是()
A.鸡蛋碰石头,鸡蛋碎了,说明鸡蛋受到的力大于石头受到的力
B.利用高压锅煮食物容易煮熟,原因是压强越大,沸点越低
C.飞机飞行时获得升力是利用了流体压强与流速的关系
D.短跑运动员冲过终点后,不能连忙停下,说明物体的速度越大则惯性越大
【答案解析】C
【试题解答】A.鸡蛋碰石头,鸡蛋对石头的力和石头对鸡蛋的力是一对相互作用力,所以两个力的大
小相等,但石头的硬度大,所以没碎。故A错误;
B.高压锅煮食物时,高压锅内的气压大气于标准大气压,而气压越大,沸点越高,故B错误;
C.飞机飞行时,机翼上下方形状不同,则上下方的空气流速不同,压强不同,于是形成的一个向
上的压力,故c正确;
D.短跑运动员冲过终点后,不能连忙停下,是因为运动员具有惯性,而惯性大小只与物体的质量
有关,故D错误。
2.(2021深圳模拟)我国完成了速度超过400kiWh的高铁交会试验,两列高速运行的列车交会过程中,
产生“强吸力”的原因是两车之间的空气()
A.流速大,压强大B.流速小,压强小C.流速大,压强小D.流速小,压强大
【答案解析】C.
【试题解答】两列高速运行的列车交会过程中,两列高速列车之间的空气流动速度很大,压强小,两列
车外侧的压强不变,车受到外侧压强大于车内侧受到的压强,两列车产生“强吸力”,故C正确.
3.(2021大连模拟)下列现象不能用流体压强与流速的关系来解释的是()
A.图甲所示向两张纸中间吹气,纸张向中间靠拢
B.图乙所示装有液体的玻璃管,底部和侧壁的橡皮膜往外凸起
C.图丙所示地铁站台边,人必须站在黄色以外的区域候车
D.图丁所示飞机升力的产生原因
【答案解析】B
【试题解答】A.图甲所示向两张纸中间吹气,纸张向中间靠拢,流体流速大的地方压强小;
B.图乙所示装有液体的玻璃管,底部和侧壁的橡皮膜往外凸起,液体对容器底部和侧壁都有压强;
C.图丙所示地铁站台边,人必须站在黄色以外的区域候车,流体流速大的地方压强小;
D.图丁所示飞机升力的产生原因,流体流速大的地方压强小。
4.(2021绥化模拟)如图所示,让两张纸固定在某处自由垂直,从上面向两张纸的中间吹气.对这两张
纸怎样运动或者会出现的现象,判断正确的是()
A.发现两张纸向中间靠拢B.发现两张纸向外飘动
C.发现两张纸左侧向外飘动、右侧向内飘动D.发现两张纸左侧向内飘动、右侧向外飘动
【答案解析】A
【试题解答】流体压强与流速的关系是:流速越大,压强越小;流速越小,压强越大.
在两张纸的中间向下吹气,两纸中间的空气流速大,压强小;而两纸的外侧空气流速小,压强大,
两纸受到向内的压强差,所以两张纸将相互“靠近”.
二、填空题
5.(2021安徽)如图所示,把纸条放在嘴边,用力沿纸条上方向前吹气,会发现纸条向上飘动。这是
因为从而推动纸条向上运动。
【答案解析】纸条上方气体流速大,气体压强小
【试题解答】由图可以看出,吹气时纸条上方空气流速大,压强变小,下方的空气流速不变,压强不
变,纸条下方受到的向上的压强大于纸条上方向下的压强,故纸条在压强差的作用下飘起来。
6.(2021贵州黔东南)如图所示,“歼31”是我国自主研发具有隐形功能的一种四代战机。飞行时,以
(填“地面”或“飞机”)为参照物,飞行员是静止的;飞机能够升空,是因为机翼上方
的空气流速比下方的(填“快”或“慢”),从而产生了较大的升力。
【答案解析】(1)飞机(2)快
【试题解答】(1)“歼31”是我国自主研发具有隐形功能的一种四代战机。飞行时,以飞机为参照物,飞
行员与飞机的位置不发生变化,所以飞行员是静止的;
(2)飞机能够升空,是因为机翼上方的空气流速比下方的快,当空气流速越快,压强越小,所以机
翼上方压强小,而机翼下方压强大,此压强差产生升力。
7.(2021四川成都)旅游景区的“热气球”升空是利用了空气产生的;民航客机起飞,是
利用机翼上、下表面空气流速不同而产生的。(两空均选填“升力”或“浮力”)
【答案解析】(1)浮力(2)升力
【试题解答】(1)气球中的空气本来是和周围的温度是一样的,密度也一样;当对气球中的空气加热
时,气球中的空气受热,温度升高,体积变大,密度就变小了,就会产生向上的浮力。
(2)飞机向前飞行时,机翼与周围的空气发生相对运动,相当于有气流迎面流过机翼,气流被机翼分成
上下两部分,在一样时间内,机翼上方气流通过的路程较长,因而速度较大,它对机翼的压强较
小;卜方气流通过的路程较短,因而速度较小,它对机翼的压强较大;因此在机翼的上卜表面存在
压强差,对飞机产生了向上的升力。
8.(2021齐齐哈尔)2021年10月1日,在天安门广场举行的建国70周年国庆阅兵式中,如图所示,空
中加油机正在给战机加油。以加油机为参照物,战机是(选填“运动”或“静止”)的。机翼
做成上弯下平的形状,可以使飞机飞行时获得升力,这是因为气体流速越大的位置,压强越
(选填“小”或“大”)。
【答案解析】静止;小。
【试题解答】以加油机为参照物,战机和加油机之间的位置没有发生改变,所以称它是静止的。
飞机的机翼上方突起,下方平直。这样的结果决定了当飞机启动后,机翼上方空气流速快,空气压
强小,空气压力方向向下;机翼下方空气流速慢,空气压强大,空气压力方向向上。两个压力形成一个
向上的合力,当合力达到一定程度后,飞机就可以腾空而起。
9.(2021江西模拟)分别用如图所示的FA、FB、Fc关门,其中,—不能将门关上;当门外有风时,门
会自动关闭,这是由于门外空气流动加快,压强变的原故。
【答案解析】FA变小
【试题解答】力的作用效果与力的方向有关;故用如图所示的FA、FB、Fc关门,其中,FA不能将门
关上,FA可以将门打开;流体压强与流速的关系是:流速越快,压强越小,当门外有风时,门会自动
关闭;这是由于门外空气流动加快,压强变小,屋内压强大于屋外压强,将门关上。
10.(2021济南模拟)某列高铁的时刻表如表所示。从上海至北京的全程时间为—h,全程平均速度
是km/h。高铁站台安全黄线与站台边缘的距离大于一般火车站台,这是因为—o乘客发现:
放置在过道内的行李箱突然自行向车头方向移动,此时列车正在―(减速/匀速/加速)前行。
车站到达时间发车时间里程
上海—09:000
南京10:0010:15295
济南12:1512:30912
北京13:30—1350
【答案解析】4.5300高铁车速大于一般火
空气流速越大压强越小减速
【试题解答】本题考查了速度公式、平均速度、流体压强与流速关系、力与运动的关系、惯性等知识
点。从上海至北京的全程时间t=l3:30-9:00=4.5h;全程平均速度v=s/t=1350km/4.5h=3OOkm/h;空气
流动速度越大,压强越小,所以高铁站台安全黄线与站台边缘的距离大于一般火车站台;由于行李箱具
有惯性,放置在过道内的行李箱突然自行向车头方向移动,此时列车正在减速前行。
II.(2021沈阳模拟)如图所示,是小明家的电动自行车,但无数人说骑这种车在刮风时不安全.这是
由于刮风时,雨棚的形状导致下表面风速比上表面风速—,从而使雨棚的下表面受到空气压强比上
表面大.小明还发现电动车的座垫坐上去舒服,这是因为座垫做得比较宽大,这有助于减小
【答案解析】慢;压强.
【试题解答】(1)液体和气体都称为流体,生活中常见的流体是水和空气,流体流速越大的地方、压
强越小.(2)压强的大小与压力和受力面积有关.
如图所示电动自行车,当刮风时,雨棚的形状导致下表面风速比上表面风速慢,从而使雨棚的下表面
受到空气压强比上表面大,使得车比较容易翻到.小明还发现电动车的座垫坐上去舒服,这是因为
座垫做得比较宽大,这是通过增加接触面积的方法减小压强.
12.(2021岳阳模拟)如图所示,某型号飞机模型机翼上表面凸起,下表面较平。在飞行过程中由于上
表面的空气流速—(选填“大”或“小”),压强—(选填“大”或“小”),从而能获得向上的升
力。
*
【答案解析】大;小。
【试题解答】飞机在飞行时,机翼上方气流比下方气流的流速大,压强小,则下方空气的压强大于上
方空气的压强,产生向上的压强差、压力差,形成升力。
13.(2021云南模拟)如图为“阳光动力2号”太阳能飞机,它所配备的太阳能电池板将太阳能转化为电
能,飞机机翼上表面凸起,可使飞行过程中机翼上表面的空气流速,压强,从而形成升
力.
【答案解析】大;越小.
【试题解答】流体压强与流速的关系:在流体流速越大的地方,压强越小;在流体流速越小的地方,
压强越大.如图所示,飞机在飞行时,机翼上方气流比下方气流的流速大,则下方空气的压强大于上
方空气的压强,产生向上的压强差、压力差,向上的压力差,形成升力.
14.(2021湖北武汉模拟)如图所示,甲、乙容器中分别盛有水和酒精,当在A处沿水平方向飞快吹起时,
会发现B、C管中的液体上升到一定高度,则h「h2=,B、C管中的液体上升的原因是A处
空气流速加快,.(P»=0.8X103kg/m3)
【答案解析】4:5;压强减小.
【试题解答】(1)设B管内水柱产生的压强为p*,C管内酒精产生的压强为p洒体管内气体压强为p,
由图知,管内气体压强加上液体产生的压强等于大气压,则大气压po=p+p产p+p的精,所以p朽p酒临
由液体压强公式可得:P水g%=pifit,!gh?,则%:h?=P耐拓:P木=0.8X103kg/m3:1X103kg/m3=4:5;
(2)当在A处沿水平方向飞快吹气时,A处空气流速加快、压强减小,管内气体的压强小于外界大气压,
液体在大气压的作用下上升;
三、简答题
15.(2021黑龙江龙东农垦森工)草原犬鼠是大草原常见的小动物,它挖的洞有多个洞口,一些洞口比
较平整,一些洞口则由圆锥形土堆围成。这样的结构能改进洞内的通风情况,为什么?
【答案解析】见解析。
【试题解答】由于一些洞口比较平整,一些洞口则由圆锥形土堆围成,当风从洞口吹过时,由圆锥形土堆
围成
的洞口处空气流速快,压强小,较平整的洞口处空气流速慢,压强大,这样,洞穴内的空气在气压
作用下
自然流动,从而改进洞穴内的通风状况。
16.(2021连云港模拟)如图所示,在水平的两支筷子中间放上两只乒乓球,通过空心塑料管向两球间用
力吹气,会发现两只乒乓球相互靠近。请你用所学物理知识解释说明产生这个现象的原因。
【答案解析】因为两球之间的空气流速大,即两球之间的压强小,两球在两侧较大压强的
作用下被压向中间
【试题解答】向两球间用力吹气,会观察到两个乒乓球相互靠近,是因为两球之间的空气
流速大,即两球之间的压强小;两球外侧的空气流速小,即两球外侧的压强大,所以两
球在两侧较大压强的作用下被压向中间
17.(2021郑州模拟)如图是非洲草原犬鼠洞穴的横截面示意图,洞穴有两个出口,一个是平的,而
另一个则是隆起的圆形土堆,生物学家不是很清楚其中的原因,他们猜想:草原犬鼠把其中的一个
洞口堆成土包,是为了建一处视野开阔的瞭望台,但是加入这一假定成立的话,它又为什么不在
两个洞口处都堆上土包呢?那样不就有了两个瞭望台了吗?实际上两个洞口的形状不同,决定了洞口
流动的方向,吹过平坦表面的风运动速度小,压强大;吹过隆起表面的风速度大,压强小,因此地面
上风吹进了犬鼠的洞穴,给犬鼠带去了习习凉风。
请回答下列问题。
(1)标出洞穴中空气流动的方向。
(2)试着运用上文提到的物理知识说明,乘客为什么必须站在安全线以外的位置侯车?
(3)上文提到的物理知识在制作和生活中也有着广泛的应用,如:(举一例)
【答案解析】见解析。
【试题解答】(1)洞穴口有平的有凸的,有风经过时,一样时间内,经过平的时速度小、压强大;经
过凸的时速度大,压强小,两洞口出现压强差,使空气顺利进入洞穴.
(2)当乘客面向列车时,前方的空气流动速度大、压强小;后方大气压不变.人的前后方
出现压强差,把人推向列车造成伤害.
(3)如匕机的机翼、汽车呈现流线型等都是利用流体的压强与流速的关系的设计的。
18.(2021桂林模拟)夏季是溺水多发季节,在野外游泳有无数不安全因素。如清澈的溪流看上去较
浅,实际上却较深;岸边潮湿,容易长有青苔,人在上面行走更容易摔倒;水面下可能会有暗流或漩
涡,人在其附近容易被卷入。万一溺水,人在水下长时间缺氧会导致呼吸和心跳停止。请你解释上述
内容所涉及的科学道理。
【答案解析】见解析。
【试题解答】(I)河底反射的光由水中斜射入空气时,在水面处发生折射,折射角大于入射角,折射光
线远离法线,折射光线向水面偏折,人眼逆着折射光线的方向看去,看到的“河底”比河底的实际位
置浅一些;
(2)岸边潮湿长有青苔,使接触面更光滑,通过减小接触面的粗糙程度减小摩擦,人更容易摔倒;
(3)相对于漩涡边沿,旋涡中心水的流速大、压强小,外侧流速小压强大,形成一个向旋涡中心的压力
差,从而人被压入漩涡中。
(4)人在水下长时间缺氧会导致细胞不能进行正常的呼吸作用,不能给人提供能,所以会导致呼吸和心
跳停止。
19.(2021上海模拟)如图所示,用细线悬挂着的轻质汤勺接近飞快下落的水流时,轻质汤勺会向水流
靠拢.请说明产生这个现象的原因.
【答案解析】水流动,汤勺和水流间的空气流动速度较快,汤勺和水流之间的空气压强较小,
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