4 流体压强与流速关系（解析版）

一、流体压强与流速关系1、流体：把具有流动性的液体和气体统称为流体。2、实验探究：流体压强与流速的关系提出问题当流体流动时，流体压强的大小跟流体不流动时有什么不同？猜想与假设流体压强与流速可能无关，也可能流速越大压强越小，还可能流速越大压强越大进行实验在硬币上方沿水平方向吹气，硬币会向上跳起，并随着气流向前运动，飞跃障碍物在两张纸之间向下吹气，观察到两张纸向中间靠拢纸条一端贴近下嘴唇，用力向前方吹气，观察到纸条飘起在水平放置的两根筷子之间放上两个乒乓球，通过塑料管像两球中间吹气，观察到乒乓球向中间靠拢将两只小纸船放入水盆中，用针管向两船之间冲水，观察到两只小船向中间靠拢在倒置的漏斗里放一个乒乓球，并用手指托住，然后从漏管用力向下吹气，将手指移开，发现乒乓球掉不下来实验结论在气体和液体中，流速越大的位置压强越小，流速越小的位置压强越大3、生活中跟流体压强与流速关系相关的现象事例图解分析“香蕉球”足球在飞行时快速旋转，旋转带动球面附近的空气一起流动，在旋转气流方向和迎面气流方向相同的一侧，形成相对低压区，另一侧形成相对高压区，足球在两侧压力差的作用下发生偏转，沿弧线前进气流喷壶水平管中的空气流速大，导致竖直细管最上端管口处压强减小，水在大气压的作用下上升并进入水平出水管，随气流喷出站台安全线列车进站时，带动附近的空气流速加快，在列车周围形成低压区，如果人离列车太近，就会被外侧较大的气压“推向”列车风沿墙面吹过时窗帘飘向窗外风刮过时，室外空气流速加快，压强减小，而室内空气流速很慢，压强较大，窗帘在室内、外压力差的作用下被“推向”窗外判断流体流速大小的技巧自然流体，如流动的空气（风）、流动的水，一般是在较宽阔的地方流速小，在较窄的地方流速大；运动的物体引起空气和液体流动时，运动物体周围的流体流速大，其余地方的流体流速小。1、如图所示，将两个一次性纸杯杯口向上叠套起来，用手握住外面的纸杯，在靠近杯口的正上方且平行于杯口方向用力吹气。请你预测里面的纸杯将（）A．一定保持静止B．可能向上跳起C．一定发生旋转 D．可能压得更紧【答案】B【解析】杯口的正上方吹气，导致杯口上方流速增大，气压变小，杯内气压大于外界气压，形成内外气压差，纸杯受到大气压向上的压力，故可预测里面的纸杯可能向上跳起。故选B。2、如图的现象中不能用流体压强与流速的关系来解释的是（）A．图甲，飞机升力的产生原因B．图乙，向两张纸中间吹气，纸张向中间靠拢C．图丙，装有液体的玻璃管，底部和侧壁的橡皮膜往外凸出D．图丁，地铁站台边，人必须站在安全黄线以外的区域候车【答案】C【解析】A．由于机翼的形状上凸下平，相等的时间内，空气经过机翼上面的路程大于下面的路程，机翼上面的空气流速大于下面的流速，机翼上面的压强小于下面的压强，出现压强差，出现了压力差，这个压力差就是机翼向上的升力；能用流体压强与流速的关系来解释，故A不符合题意；B．对着两张平行的纸吹气，两纸中间的空气流速大压强小，而两纸的外部空气流速小压强大，两纸受到两边向内的压力差，所以两张纸被压到一起，能用流体压强与流速的关系来解释，故B不符合题意；C．如图所示装有液体的玻璃管，底部和侧壁的橡皮膜往外凸起，是因为液体对容器底和侧壁有压强，不能用流体压强与流速的关系来解释，故C符合题意；D．当列车驶进站台时，会带动人和车之间的空气流动速度加快，此时人外侧的空气流动速度慢，根据流体压强与流速的关系可知：人外侧空气流速慢压强大，而内侧流速快压强小，会产生一个向内侧的压强差，将人推向火车，易出现危险。所以人必须站在安全黄线以外的区域候车。能用流体压强与流速的关系来解释，故D不符合题意。故选C。3、如图所示，是草原犬鼠洞穴纵剖面示意图。洞穴有两个出口，为了改善洞穴内的通风环境，犬鼠在一个洞口堆起土堆。（1）由于洞口B堆起土堆空气流速快，空气将从洞口流入（填“A”或“B”）；（2）请写出上述现象的理由。【答案】A

见解析【解析】洞口A风走过的路程比洞口B风走过的路程小，相同时间内，由得，洞口A的风速比洞口B的风速慢，则洞口A上方的气体压强大于洞口B的气体压强，在压强差的作用下，空气从洞口A进入洞穴，从洞口B流出。二、飞机的升力1、飞机机翼的形状如图所示，可以看到机翼截面的大致形状，其上表面呈弯曲的流线型，下表面则比较平。2、升力产生的原因飞机前进时，机翼与周围的空气发生相对运动，相当于气流迎面流过机翼。气流被机翼分成上、下两部分，由于机翼横截面的形状上、下不对称，在相同时间内，机翼上方气流通过的路程较长，因而速度较大，对机翼上表面的压强较小；下方气流通过的路程较短，速度较小，对机翼下表面的压强较大。机翼上表面受到的压强对机翼产生的压力F1，机翼下表面受到的压强对机翼产生的压力F2，因为机翼上、下表面存在压强差，这样就产生了向上的压力差，即飞机的升力（F=F2-F1）。3、升力的应用∶飞机机翼、赛车尾翼板（导流板）、水翼船。1、2023年5月28日，中国国产大飞机C919首个商业航班飞行圆满完成。某飞机机翼横截面的大致形状如图所示。下列现象中涉及的原理与机翼获得升力的原理相同的是（）

A．

对着漏斗嘴向下吹气，乒乓球不掉下来B．

用吸管吸牛奶，牛奶盒发生形变C．

加热空气后，热气球不断上升D．

覆杯实验中松手后，硬纸片不会掉下【答案】A【解析】飞机的机翼能获得向上的升力，是应用了流速越大流体的压强越小的原理；A．当沿漏斗管口用力吹气时，乒乓球上面的空气流速加快，压强变小，而球下方的压强仍是大气压，大于球上方的压强，故乒乓球不会掉下去，故A符合题意；B．吸牛奶的过程中不仅吸了牛奶同时吸出了空气，故牛奶盒外部的空气对牛奶盒有一个向里的力，使牛奶盒变形，证明大气压的存在，故B不符合题意；C．热气球升空利用的是空气浮力和物体的浮沉条件，故C不符合题意；D．纸片托水的“覆杯实验”，纸片托水正是因为大气压托起了纸片，能证明大气压的存在，故D不符合题意。故选A。2、2022年9月30日，是我国自主研发的C919商用大飞机正式起航，如图所示，C919客机中的部分钛合金零件采用了激光3D打印技术。关于客机的相关科学知识，下列说法不正确的是（）A．客机升空利用了“空气流速大的地方压强小”的原理B．客机所在高空的大气压强，比海平面附近的大气压强小C．客机起飞与热气球升空的原理不相同D．客机着陆后由于受到惯性的作用，会继续往前滑行一段距离【答案】D【解析】A．客机的机翼上方突起，下方平直。这样的结果决定了当客机启动后，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升力，当升力达到一定程度后，客机就可以腾空而起，所以客机升空利用了“空气流速大的地方压强小”的原理，故A正确，不符合题意；B．客机所在高空的大气压强比海平面附近的大气压强小，故B正确，不符合题意；C．飞机起飞利用了流体压强与流速的关系，热气球是利用浮力升空的，二者的原理不相同，故C正确，不符合题意；D．飞机着陆后会继续滑行一段距离，是因为飞机具有惯性；惯性是一种性质，不是一种作用，故D错误，符合题意。1、下列活动中，不能说明“流速大小对流体压强有影响”的是（）A．

用吸管从瓶中吸饮料 B．

吹气时纸条向上飘起来C．悬挂的气球向吹气一侧靠近 D．

向下吹气乒乓球不会掉下来【答案】A【解析】A．用吸管吸饮料是利用了大气压的作用，不能揭示流体压强与流速的关系，故A符合题意。B．将一纸条放在嘴边，用力从纸条上方吹气，因为纸条上方的空气流速大，压强小，纸条下方的空气流速小，压强大，纸条受到一个竖直向上的压力差，所以纸条就飘起来，故B不符合题意。C．悬挂的气球向一侧吹气，吹气一侧气体流速大，压强小，另一侧气体流速小，压强大，使气球向吹气一侧靠拢，故C不符合题意；D．用漏斗向下吹气，使乒乓球上方空气流速大，压强小，下方空气流速小，压强大，使乒乓球不会下落，故D不符合题意。故选A。2、（多选）如图甲所示，将一个硬质塑料瓶装满水，把乒乓球放在瓶口处紧紧按住并倒置，松开手；如图乙所示，去掉瓶底，把乒乓球放入瓶内，从瓶口处用力向上吹气，甲图和乙图两种情况下乒乓球的运动情况分别是（）A．甲下落 B．甲不下落 C．乙上升 D．乙不上升【答案】BD【解析】图甲的实验中，将一个硬质塑料瓶装满水，把乒乓球放在瓶口处按住并倒置，松开手后，乒乓球不会落下，是大气压将乒乓球和水托住的，该现象说明了大气压强的存在；图乙的实验中，从瓶口处用力向上吹，流速大的地方压强小，因此瓶口处压力变小，瓶内的大气压就会产生一个力把乒乓球往下压，所以乒乓球不会上升。故AC不符合题意，BD符合题意。故选BD。3、据报道，我国已制造出世界上快的高速列车，运行速度可达380km/h。这种列车进站速度要比普通列车大一些。为避免候车乘客被“吸”向火车的事故发生，站台上的安全线与列车的距离也要更大些。这是因为列车进站时车体附近A．气流速度更大、压强更小 B．气流速度更大、压强更大C．气流速度更小、压强更大 D．气流速度更小、压强更小【答案】A【解析】人离高速列车比较近时，高速列车的速度很大，人和高速列车的之间的空气流动速度很大，压强小，人外侧的压强不变，人受到外侧压强大于人内侧受到的压强，人在较大的压强差作用下很容易被压向列车，发生交通事故。故选A。4、如图所示，灰鹅在飞行途中突遇强风，会将身体翻转180°，以脚朝上但头保持不变的怪异姿势飞行，从而快速降低高度。转体前后所对应的模型是（）A．转体前后都是甲模型B．转体前后都是乙模型C．转体前是甲模型，转体后是乙模型D．转体前是乙模型，转体后是甲模型【答案】C【解析】转体前，因为灰鹅翅膀上表面向上凸下表面是平的，这样空气在上表面流速快压强小，下表面流速慢压强大，灰鹅受到了向上的升力，相当于甲模型；转体后，因为灰鹅翅膀下表面向下凸上表面是平的，这样空气在下表面流速快压强小，上表面流速慢压强大，灰鹅空气向下的力，使灰鹅降低高度，躲避强风，相当于乙模型。故选C。5、科学老师在实验室做“流体压强与流速关系”演示实验：图甲所示的是由粗细不同的三节塑料管A、B、C连接而成的装置，三节管中分别接有三个相同传感器的探头，传感器与电脑相连。老师将抽气机与C管右端相连后开始抽气，电脑绘制出的三节管中的气体压强随时间变化的p-t图像如图乙所示，则下列描述正确的是（）A．抽气过程中，三节管中的气体流速相同B．实验室的大气压为101.0kPaC．0~4s，C管中的气体压强变化最大D．图乙中①反映的是C管中的气体压强随时间变化的情况【答案】D【解析】A．A管横截面积最小，B管次之，C管横截面积最大。抽气时，气体在横截面积最小的A管中流速最快，B管次之，C管最慢，故A错误；B．由乙图可知，开始抽气时大气压为101.3kPa，即实验室的大气压为101.3kPa，故B错误；CD．因为A管内的气体流速最大，而流体流速越大，压强越小，所以A管对应乙图中的③，C管气体流速最慢，对应乙图中的①，所以A管中的气体压强变化最大。故C错误，D正确。故选D。6、如图所示，阀门1和阀门2均关闭，A、B、C三根竖管内的水面相平，此时装置相当于。若阀门1、阀门2均打开，水在管道内持续流动，则三根竖管内水面最低的是。（选填“A”“B”或“C”）【答案】连通器C【解析】如图所示，阀门1和阀门2均关闭，A、B、C三根竖管上端开口、底部相互连通，相当于连通器。如图所示，阀门1、阀门2均打开，水在管道内持续流动，A底端管道最宽，水流动最慢，压强最大，则水面最高，C底端管道最窄，水流动最快，压强最小，则水面最低。7、如图所示为某同学设计的冷热水混合淋浴器，图中水平连接部分管径较细，冷水流经此处时，流速大，压强，瓶中的热水在的作用下上升，与冷水混合得到温水。【答案】小（或低）

大气压（或大气压强､大气压力､压强差､压力差）【解析】流体流速越大的位置，压强越小。瓶中的热水在大气压的作用下被压上，进入混合器中与冷水混合得到温水。8、如图所示的装置中，AB是一段内径粗细不同的玻璃管，它与蓄水容器相连，在玻璃管较粗和较细的部分，各接有一段竖直的细玻璃管。M、N是AB玻璃管内同一水平线上的两个点，分别位于两竖直细玻璃管下方。关闭阀门K，将水注入蓄水容器中，根据原理，两竖直细玻璃管内水面是的；打开阀门K，水流出过程中，M点的压强（选填“大于”“等于”或“小于”）N点的压强。【答案】连通器相平小于【解析】由题可知，关闭阀门K时，将水注入蓄水容器中，此装置上端都开口，下部相连通，是个连通器，因为上端开口，大气压相同，所以两竖直细玻璃管内水面是相平的。打开阀门K，水流出过程中，M处管子比N处管子要细一些，所以M处管子水的流速较大，根据流体流速与压强的关系可知，流速越大压强越小，故M点的压强小于N点的压强。9、在气体中，流速越大的位置，压强越，如图所示，电风扇没有吹风时，托盘测力计示数等于机翼模型的重力大小，当电风扇转动对着机翼模型吹风后，托盘测力计的示数将。【答案】小变小【解析】根据流速与压强的关系可知，流速大，压强小；流速小，压强大，在气体中，流速越大的位置，压强越小。用电风扇对着机翼模型吹风，机翼上方流速大，压强小，根据受力分析可知，托盘测力计的读数等于机翼的重力减去机翼受到的升力，而机翼的重力是不变的，所以托盘测力计读数会减小。10、如图为自制发球机示意图，当吹风机向水平管吹风时，乒乓球上方的气体压强变。已知球的质量为2.5g，竖直方向受大气压作用的等效面积为12.5cm2，若不计管壁摩擦，当球下方和上方气压差为Pa时，球恰能上升；若考虑管壁摩擦，则需要乒乓球上方的风速（g取10N/kg）。【答案】小20增大【解析】当吹风机向水平管吹风时，乒乓球上方的气体流速大，压强小，小于下端管口气体压强，原本静止的乒乓球沿管上升。球的重力G=mg=2.5×10﹣3kg×10N/kg=2.5×10﹣2N；当球下方和上方受到的压力差时，乒乓球开始上升，即；竖直方向受大气压作用的等效面积S=12.5cm2=12.5×10﹣4m2；则球下方和上方气压差；若考虑管壁摩擦，则需要增大乒乓球上方的风速，则球下方和上方气压差增大，从而使球沿竖直管上升。11、飞机在空中飞行时都有一定的迎角（机翼轴线与水平气流的夹角），飞机飞行时的升力除了与机翼形状有关外是否还与迎角大小有关？为了研究这一问题，小明同学利用电风扇、升力测力计及飞机模型，按图甲方式进行如下实验：①闭合电风扇的开关，调节挡位使其风速最大，