第5节 流体压强与流速的关系(培优考点练)物理新教材人教版八年级下册
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内容正文:
第5节 流体压强与流速的关系
目录
题型分组练 2
题型01 流体压强与流速的关系 2
题型02 飞机的升力 8
创新拓展练 9
链接中考 13
新题速递 15
题型分组练
题型01 流体压强与流速的关系
1.将一个乒乓球放入漏斗中,用电吹风从细管吹向漏斗的大口,来探究流体压强与流速的关系,以下方案不合理的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】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,不能很好地探究流体流速对流体压强的影响,故A符合题意;
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B不符合题意;
C.不吹气时,乒乓球由于重力作用会落下来;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C不符合题意;
D.不吹气时,乒乓球由于重力作用会滚下来;斜向下吹气时,乒乓球左上方空气流速大压强小,乒乓球右下方空气流速小压强大,产生向左上方的压力,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D不符合题意。
故选A。
2.为避免乘客候车时发生事故,站台上设置了安全线,人必须在安全线外候车,如图所示。当列车进站时,下列说法正确的是( )
A.人前方的气流速度小于人后方的
B.人前方的空气压强大于人后方的
C.空气对人前方与后方都有压力,这两个力不平衡
D.若人站在安全线前,气流可以把人推向远离列车的方向
【答案】C
【详解】人离安全线比较近时,高速列车的速度很大,人和高铁之间(即人前方)的空气流动速度变大,压强变小,压力随之变小;人后方的压强不变,人受到后面压强大于人前面受到的压强,空气对人前方与后方都有压力,这两个力不平衡,后方压力大于前方压力,若人站在安全线前,人在较大的压力差作用下很容易被推向靠近列车的一侧,发生交通事故,综上分析知,故C正确,ABD错误。
故选C。
3.如图是厨房中的抽油烟机工作时情景,下列说法错误的是( )
A.风扇转速越快,效果越好
B.风扇转动,将油烟吸入机器内
C.电动机带动风扇转动,将进入扇口的油烟排出厨房
D.扇叶转动处的空气流速变大,压强变小,油烟在大气压的作用下压向扇口
【答案】B
【详解】A.风扇转速越快,扇叶转动处空气流速越大,压强越小,与外界大气压的压力差越大,吸入油烟的效果越好,故A正确,不符合题意;
BD.风扇转动使扇叶处空气流速变大,压强变小,而周围大气压较大,油烟在大气压的作用下被压入机器内,不是风扇转动直接将油烟吸入,故B错误,符合题意,D正确,不符合题意;
C.分析电动机带动风扇转动,扇叶转动使空气流动,将进入扇口的油烟排出厨房,故C正确,不符合题意。
故选B。
4.“八月秋高风怒号,卷我屋上三重茅。……”这是杜甫《茅屋为秋风所破歌》中的诗句,诗中所描述的茅草被狂风吹飞的现象与流体压强密切相关。若在实验中用硬纸板模拟倾斜屋顶,当沿屋顶斜面水平向左快速吹气时(如图所示),以下分析正确的是( )
A.屋顶上方空气流速较大,压强较小,茅草被掀起
B.屋顶下方空气流速较大,压强较大,茅草被吸起
C.如果吹气方向改为水平向右,茅草不会被掀起
D.飞机机翼下表面更弯曲,前进时产生向上的升力与之原理相同
【答案】A
【详解】AB.当沿屋顶斜面水平向左快速吹气时,屋顶上方空气流速较大,根据流体压强与流速的关系,流速大的地方压强小,所以屋顶上方压强较小,而屋顶下方空气流速相对较小,压强较大,上下表面存在压强差,产生一个向上的压力差,茅草就会被掀起,故A正确,B错误;
C.如果吹气方向改为水平向右,屋顶上方空气流速仍然较大,压强较小,屋顶下方空气流速相对较小,压强较大,依然存在压强差,茅草还是会被掀起,故C错误;
D.飞机机翼上表面更弯曲,前进时上表面空气流速大、压强小,下表面空气流速小、压强大,从而产生向上的升力,与屋顶茅草被掀起的原理相同,都是利用了流体压强与流速的关系,故D错误。
故选A。
5.在小汽车正常行驶的过程中,将车窗微微打开,再将天窗按照如图所示的方式打开,车内就能快速通风换气,这是由于( )
A.车窗处的空气压强比天窗处大,车内空气从车窗流向天窗
B.车窗处的空气压强比天窗处小,车内空气从天窗流向车窗
C.车窗处的空气压强比天窗处大,车内空气从天窗流向车窗
D.车窗处的空气压强比天窗处小,车内空气从车窗流向天窗
【答案】A
【详解】在小汽车正常行驶的过程中,车上方的天窗处空气流速相对较快,压强小,车窗处的空气流速相对较慢,压强大,会产生压强差,使车内空气从车窗流向天窗,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
6.位于陕西泾阳的郑国渠,是我国古代三大水利工程之一,如图所示是郑国渠跨路面两侧的截面示意图。下列说法正确的是( )
①两侧水渠和中间的涵洞是一个连通器
②当水不流动时,水对点的压强等于水对点的压强
③当涵洞内的水流动时,水在点的压强等于点的压强
④当涵洞内的水流动时,水在点的流速比在点的快
A.只有①②正确 B.只有①④正确
C.只有②③正确 D.只有③④正确
【答案】B
【详解】跨路面两侧的水渠是上端开口、下端连通的,当液体不流动时,液面总保持相平,因此两侧水渠和中间的涵洞可看作是一个连通器,故①正确;由图可知,A点到液面的深度要小于B点到液面的深度,即 hA<hB ,则由液体压强公式 可知,当水不流动时,水对A点的压强小于水对B点的压强,故②错误;由于相同时间流过涵洞的水量不变,图中点位置涵洞的横截面积比点的横截面积小,所以当涵洞内的水流动时,水在点的流速比在点的快,由于流体流速越快的位置,压强越小,所以当涵洞内的水流动时,水在点的压强大于点的压强,故③错误,④正确;综上所述,只有①④正确,故B正确,ACD错误。
故选B。
7.如图所示,某同学在探究流速大小对流体压强的影响时,从漏斗口向下用力吹气,当他将手指移开时,乒乓球 (选填“会”、“不会”)下落。该现象可说明乒乓球上方气体流速 (选填“增大”、“减小”或“不变”)、压强 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】 不会 增大 变小
【详解】[1][2][3]在气体中,流速越大(小)的位置,压强越小(大)。当从漏斗处向下用力吹气时,增大乒乓球上方空气的流动速度,压强减小,乒乓球下面的压强不变,乒乓球下面的压强大于上面的压强,乒乓球在压强差的作用下悬浮在漏斗中不会下落。
8.某物理课外小组制作了如图所示的实验装置,当水不断从龙头流经管道直至水槽的过程中,A管液面高度 于B管液面高度。当一部分水流入管道后关闭水龙头并封住A左侧和C右侧,待水稳定后,A管液面高度 于B管液面高度(两个空均选填“大”或“小”或“等”)。
【答案】 大 等
【详解】[1]当水不断流动时,A管下方的管道较粗,B管下方的管道较细。根据流体压强与流速的关系:在流体中,流速越大的位置,压强越小。A管下方管道粗,水流速慢,压强较大,能支撑的液面高度高;B管下方管道细,水流速快,压强较小,支撑的液面高度低。因此,A管液面高度大于B管液面高度。
[2]关闭水龙头并封住A左侧和C右侧后,管道内的水静止,此时A、B、C构成上端开口、底部连通的容器。根据连通器原理:静止在连通器中的同一种液体,各部分直接与大气接触的液面总在同一水平面上。因此,待水稳定后,A管液面高度等于B管液面高度。
9.如图甲所示,两个手指轻轻按压铅笔两端,两个手指的痛感不同,说明压力作用效果与 有关;如图乙所示,游泳时当人进入漩涡边沿后会被吸入漩涡中心。这是因为相对于漩涡边沿,漩涡中心流速 ,压强较 ,从而形成指向漩涡中心的压力差。
【答案】 受力面积 大 小
【详解】[1]铅笔处于静止状态,受到的两手指的压力是一对平衡力;两手指的受力面积不同,右边手指更疼,根据相互作用力的特点知,二力大小相等,受力面积不同,压力的作用效果不同,这说明压力的作用效果与受力面积有关。
[2]在流体中,流速越大的位置压强越小。相对于漩涡边沿, 漩涡中心水的流速大、压强小,外侧流速小压强大,形成一个向 漩涡中心的压力差,所以游泳时当人进入漩涡边沿后会被吸入漩涡中心。
10.鼹鼠洞挖成如图甲所示的形状,能较好地保持洞内的通风和干燥。图示情境中,左边洞口为鼹鼠洞的 (选填“出”或“进”)风口。喷雾器的工作原理如图乙所示,当推动活塞时,管口的空气流速 ,管口处的压强 (后两空均选填“增大”“减小”或“不变”),水在瓶内气压的作用下进入管子并上升,在瓶口处遇到高速气流被打散成雾状。
【答案】 进 增大 减小
【详解】[1]左侧洞口齐平、右侧洞口上凸。当风沿箭头方向吹过时,在左侧洞口的上方空气流速小、压强大;在右侧洞口的上方空气流速大、压强小,所以风会从左侧的洞口进入,从右侧的洞口流出,左边为鼹鼠洞的进风口。
[2][3]当推动活塞时,管口处的空气流速增大,管口处的压强减小,此时,瓶内液面上方的气压大于管口处的压强,水在瓶内气压的作用下被压入管子并上升,在瓶口处遇到高速气流被打散成雾状。
11. (1)如图,塑料管两端开口,抽气时,A点的空气流速小于B点的,A点的气压 B点的气压(选填“大于”“等于”“小于”);用气压计测出A点的气压是9.9×104 Pa,该气压值等于 m高的静止水柱所产生的压强(水的密度为1×103kg/m3,g取10 N/kg)。
(2)如图,行驶中的汽车,车窗紧闭,当打开天窗时,天窗外空气流速 车内空气的流速,天窗外空气的压强 车内空气的压强(选填“>”“=”“<”)。如拿一块小纸片(质量忽略不计)在天窗口放手,它将 (选填“飘入车里”,“原地不动”,“飘出车外”)
【答案】(1) 大于 9.9
(2) > < 飘出车外
【详解】(1)[1]根据流体压强与流速的关系,流速越大的位置,压强越小。已知A点的空气流速小于B点,可知A点的气压大于B点的气压。
[2]A点的气压是,相当于水柱的高度为
(2)[1][2][3]行驶的汽车,车窗紧闭,当打开天窗时,车外的空气流速大于车内的空气流速,车外的空气压强小于车内的空气压强,因此拿一块小纸片(质量忽略不计)在天窗口放手,它将飘出车外。
题型02飞机的升力
12.邓老师平时很喜欢在田径场玩飞盘游戏,某次游戏过程中老师水平抛出飞盘,飞盘出手后短时间内能够上升一段高度,从而飞得更远。从侧面看,飞行过程中飞盘的形状应为图中的( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】当飞盘的上表面凸起,下表面平直,在飞盘升空时,通过飞盘上方的空气流速大,压强小,通过飞盘下方的空气流速小,压强大,在飞盘上形成一个向上的压强差,从而形成压力差,在这个压力差作用下,飞盘出手后短时间内能够上升一段高度,从而飞得更远。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
13.学习了“流体压强”的知识后,聪明的小明做了如下的实验,他用3D打印机制作了四种模型,分别固定在支架上如图所示,其中能获得向上升力的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】AB.该模型上下对称,模型上下的空气流速差不多,所以不会获得向上升力,故AB错误;
C.因为模型上表面弯曲,下表面平直,相同时间内,空气经过上方的路程比下方路程长,流速大,压强小,模型在压强差下产生向上的升力,故C正确;
D.因为模型下表面弯曲,上表面平直,相同时间内,空气经过下方的路程比上方路程长,流速大,压强小,模型在压强差下产生向下的力,故D错误。
故选C。
14.如图甲所示,某次演习任务中,一架飞机要对地面上某一指定目标进行定点轰炸,则飞行员应在飞机到达目标 投弹(填“前”、“后”或“正上方”),才能击中目标,这可以用 知识解释。飞机机翼形状如图乙所示,用弹簧测力计挂上飞机机翼模型,再用电风扇对着机翼模型吹风,弹簧测力计示数 。(填“不变”、“增大”、 “减小”)。
【答案】 前 惯性 减小
【详解】[1][2]弹药被投掷前与飞机一起运行,两者的速度相同,弹药被投掷后由于惯性保持原来的运动状态,会继续向前运动,则飞行员应在飞机到达目标前投弹,才能击中目标。
[3]飞机机翼形状向上凸起,用电风扇对着机翼模型吹风,机翼上方空气流速较快压强较小,机翼获得向上的压力差,导致弹簧测力计示数减小。
创新拓展练
15.如图所示,甲、乙是两根内、外径粗细相同,下端开口的长直玻璃管,管内装有等量的水银且静止,水银柱上方存在气体,其压强分别是和,外界大气压强为,不考虑水银与管之间的摩擦,下列说法正确的是( )
A.
B.
C.若将甲玻璃管水平放置,水银静止时,此时管内气压大于
D.若在乙管口下方,沿图2所示的水平方向平稳持续吹气,则管内水银柱会上升
【答案】C
【详解】A.甲管中,水银柱静止,受力平衡,则有
因此
所以p甲<p0,故A错误;
B.乙管中,水银柱静止,受力平衡,则有
因此
所以
所以p甲=p乙,故B错误;
C.若将甲玻璃管水平放置,水银柱静止时,水平方向受力平衡:管内气压p'甲=p0,而原来甲管竖直时
因此水平放置时管内气压p'甲=p0> p甲
故C正确;
D.在乙管口下方水平吹气,根据流体压强与流速的关系:流速越大,压强越小;乙管口下方空气流速变大,压强小于外界大气压p0;原来乙管中,吹气后管口处压强p'<p0,则,水银柱受力不平衡,会下降(而非上升),故D错误。
故选C。
16.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2.7g,竖直方向受大气压作用的等效面积为,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)。
【答案】 小 22.5 增大
【详解】[1]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,小于乒乓球下方压强,原本静止的乒乓球沿管上升。
[2]球的重力
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
则球下方和上方气压差
[3]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。
17.在学校科技社团活动中,小梦同学所在的团队利用3D打印机制作了如图1所示的飞机模型。她了解到飞机在空中飞行时受多种因素的影响。
(1)小梦思考飞机升力与迎角()大小有什么关系?在老师的帮助下,她利用电风扇、升力测力计、飞机模型,按图2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,并使飞机模型的迎角为0°,记录测力计的示数。②改变迎角的大小,使其分别为5°、10°、15°、20°,重复步骤①并计算升力平均值。③处理相关数据得到“升力与迎角的关系”如图3。
请补充本实验得出的结论: ;若迎角大于15°时,升力随迎角的增大而减小。
(2)小梦想要进一步研究“飞机的升力与其飞行的速度关系”。利用现有器材,只要控制迎角不变,通过调节 改变飞机模型的飞行速度即可获得结论。以不同的风速进行多次实验,如图4所示,托盘测力计的示数与风速大小的关系记录如表所示。
风速()
0
5
10
15
20
25
30
测力计示数(N)
15
14.5
13
11
8
3.5
由该实验结果推测飞机起飞应该选择 。(选填“顺风”或“逆风”)
(3)资料显示:本实验结论与实际相符且飞机迎角一定时,飞行速度越大,升力也越大,若飞机以做水平匀速直线飞行时的迎角为,而以做水平匀速直线飞行时的迎角为,(,均小于15°)。请比较,大小关系: 。
【答案】(1)见解析
(2) 风扇转速 逆风
(3)
【详解】(1)由图3可知,当迎角小于15°时,升力随着迎角的增大而增大;当迎角大于15°时,升力随着迎角的增大而减小。所以本实验得出的结论是在风速一定时,当迎角小于15°时,升力随迎角的增大而增大;若迎角大于15°时,升力随迎角的增大而减小。
(2)[1]由前面实验可知,升力大小与迎角有关,所以要进一步研究“飞机的升力与其飞行的速度关系”,需控制迎角不变,通过调节风扇转速改变飞机模型的飞行速度即可获得结论。
[2]由表数据可知,当风速为0时,托盘测力计的示数等于飞机模型的重力为15N。当有风吹过模型时,在竖直方向上,模型受到重力、升力和托盘的支持力,该支持力通过测力计显示出来,即,由表中数据可知,风速越大时,越小,越大。逆风起飞时,风速更大,升力更大,所以逆风起飞更好。
(3)飞机在水平匀速直线飞行时,升力等于重力,则升力一定。根据“飞机迎角一定时,飞行速度越大升力也越大;,均小于15°,升力随迎角的增大而增大”可知,当飞机水平匀速飞行时,升力一定,速度越大,则迎角越小。所以。
18.某实验小组探究“硬币起飞”的条件:在地面附近同一高度或高度差不显著的情况下,空气流速v与压强p的关系可表示为:(C是常量,表示空气密度)。如图所示,在水平桌面上放置一个已知质量为m、底面积为S的硬币,并沿箭头所示方向吹气,气流通过硬币上部,由于硬币下面没有气流通过,从而产生压力差,给硬币一个向上的动力。
(1)根据上述关系式可知:空气流速越大,压强越 ;其中常量C表示空气流速为0时的 ;
(2)根据上述流速与压强的关系式可知,硬币下方空气压强 ;刚好将硬币吹起时,硬币上、下表面的压力差 ;
(3)请推导出刚好将硬币吹起时吹气速度ν的表达式 (用、S、m表示)。
【答案】(1) 小 压强
(2) C mg
(3)
【详解】(1)[1][2]由(C是常量,表示空气密度)
可知,空气流速越大,压强越小;空气流速越小,压强越大。空气流速为0时,代入公式
得到p=C
(2)[1]在吹硬币时,硬币下方的空气流速为0,代入公式
得到
硬币下方空气压强p下=C
[2]吹硬币时,硬币受到三个力的共同作用:硬币上表面的压力F上、下表面的压力F下、硬币的自重G;那么刚好被吹起时F下=F上+G
硬币上、下表面的压力差ΔF=G=mg
(3)刚好将硬币吹起时,硬币上方的压强为
硬币下方的压强为p下=C(空气流速为0)
那么硬币上下方的压强差为
因为ΔF=ΔpS=mg
所以
吹气速度
链接中考
19.(2025·山东·中考真题)小华观察发现:同一河流,狭窄处比宽阔处水流更快。受此启发,他结合所学物理知识,设计了四种装置吸取液体肥,用于学校劳动基地水肥一体化灌溉,各装置剖面如图所示。在左端管口横截面积和水流流速相同的情况下,下列设计中吸肥最快的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】如图A 装置中间管道最窄,在水流量相同的情况下,水在A装置狭窄处流速最快,根据流速越大压强越小,此处压强会变得很小,与外界大气压形成较大的压强差,从而能快速将液体肥吸上来。故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
20.(2025·广西·中考真题)国产大飞机C919飞行时,机翼上方的空气流速 下方的空气流速,机翼上方的气压 下方的气压。(均选填“大于”或“小于”)
【答案】 大于 小于
【详解】[1][2]飞机的机翼上方凸起,下方平直,当飞机滑行时,在相同时间内,机翼上方的空气流过的路径较长,机翼下方空气流过的路径较短,故机翼上方空气流速大于下方空气流速,根据流体压强与流速的关系可知,机翼上方的气压小于下方的气压,在机翼上、下就产生一个向上的压力差,即升力,飞机就能飞上天空了。
21.(2025·黑龙江哈尔滨·中考真题)如图所示,是某同学设计的冷热水混合淋浴器。图中热水上方水平连接部分管径较细,冷水流经此处时,流速大、压强 ;瓶中的热水越用越少,热水对瓶底的压强越 。
【答案】 小 小
【详解】[1]在流体中,流速越大的地方,压强越小,流速越小的地方,压强越大;因此图中热水上方水平连接部分管径较细,冷水流经此处时,流速大、压强小。
[2] 瓶中的热水越用越少,瓶底到水面的深度越来越小,根据可知,热水对瓶底的压强越小。
22.(2025·宁夏·中考真题)如图甲所示,电动水翼板是一种新型水上运动器材。水翼在水中向前运动时,受到向上的升力,将板面抬升出水面。图乙是电动水翼板的模型图,虚线框内水翼截面大致形状应设计成 形状(填选项序号)
A.B.
C.D.
选择理由: 。
【答案】 B 见解析
【详解】[1][2]根据流体压强与流速的关系,流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。要使水翼受到向上的升力,水翼的形状应设计成上表面凸起,下表面较平的形状(如选项B)。这样当水翼在水中向前运动时,上表面的水流速度大,压强小;下表面的水流速度小,压强大,上下表面存在压强差,从而产生向上的升力,将板面抬升出水面,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
23.(2025·江苏常州·中考真题)两张纸相隔一定距离自然下垂,从两纸之间用力向下吹气,实验现象如图 所示,原理是 。
【答案】 乙 流体流速越大,压强越小
【详解】[1][2]两张纸相隔一定距离自然下垂,从两纸之间用力向下吹气,两张纸会向中间靠拢,实验现象如图乙所示,向中间吹气,中间空气流速大,压强小,两侧空气流速小,压强大,两张纸被压强差压向中间,因此原理是流体流速越大,压强越小。
新题快递
24.(2025·湖北·二模)如图甲为屋顶的无动力风帽,它可借助风力帮助室内换气。如图乙,当室外的自然风吹过风帽时,风帽会转动起来,其周围空气流速变大,压强变 ,室内的气体压强 (填“大于”“小于”或“等于”)室外的气体压强,可迅速将室内的污浊气体排出。
【答案】 小 大于
【详解】[1][2]流体流速越大的位置,压强越小。当室外的自然风吹过风帽时,风帽转动,其周围空气流速变大,所以压强变小。此时,室内的气体压强大于室外的气体压强,在压强差的作用下,室内的污浊气体就会被迅速排出。
25.(25-26九年级上·四川绵阳·开学考试)物理知识在生活中应用广泛。用吸管“吸”饮料时,饮料在 的作用下被“吸”入口中。如图所示,拧动燃气灶的点火装置后,天然气和空气在进口处混合并流向燃烧头被点燃。天然气不会从进口处外泄,是因为天然气的喷入导致进口处的流速 (选填“大”或“小”),压强 (选填“大于”或“小于”)大气压强。
【答案】 大气压 大 小于
【详解】[1]用吸管“吸”饮料时,先把吸管内的空气吸走,使管内气压减小,外界大气压大于管内气压,在大气压的作用下饮料被“吸”入口中。
[2][3]由图可知,天然气的喷入导致进口处的流速大。根据流体压强与流速的关系,流速越大,压强越小。因为进口处流速大,所以压强小于大气压强,因此天然气不会从进口处外泄。
26.(2025·广东佛山·模拟预测)小明利用注射器做了几个物理实验。如图﹣1所示,注射器针尖做得很尖,是在压力一定时,通过 来增大压强。如图﹣2所示,向放在水平桌面的两只乒乓球中间打气,会看到两只乒乓球 (选填“分开”或“靠近”),原因是流速大的地方,压强 。
【答案】 减小受力面积 靠近 小
【详解】[1]注射器针头做得很尖,减小了受力面积,是在压力一定的情况下,通过减小受力面积的方式来增大压强。
[2][3]因为流体流速越大的地方压强越小,向两只乒乓球中间打气时,中间气体流速变大,压强变小,内外部气体产生向内的压强差,使两乒乓球靠近。
27.(2025·贵州毕节·三模)小红撑着伞在雨中行走,一阵天风吹来,伞面被吹翻。她猜想伞面受到升力大小可能与空气的流速有关,于是设计了如图所示的实验进行验证。小红制作了一个上凸下平的模型 (所受重力为18N)固定在托盘测力计上,下表面与地面平行,用电风扇在模型正前方吹风模拟气流。打开电风扇,调整气流速度,读出托盘测力计的示数,记入表中:
风速
无风
低速
中速
高速
托盘测力计示数/N
18
16
13
10
(1)模型获得升力的原理是 ;
(2)分析表中数据可知,当电风扇吹出的气流为高速时,模型受到的升力为 N;
(3)分析表中数据可得到的结论为:空气流速越快,模型受到的升力越 (填“大”或“小”);
(4)接着小红利用相同材质制作了三个质量相同、形状相同、面积不同的机翼模型,依次将模型固定在托盘测力计上,在相同的距离用相同的气流进行实验。该实验探究的是模型受到的升力的大小与 的关系;
(5)得到了上述实验结论后:观察打开的雨伞后认为伞面被吹翻除了与上面两个实验 探究的因素有关外,还可能和 (填写一种即可)有关。
【答案】(1)流体在流速大的地方压强小
(2)8
(3)大
(4)模型面积
(5)伞的形状,伞的倾斜角度等
【详解】(1)机翼模型上方空气流速快,下方流速慢,根据流体压强与流速的关系,流速越快,压强越小,机翼下方流速慢,压强大,因此机翼模型获得向上的升力。
(2)模型受竖直向下的重力18N、托盘测力计竖直向上的支持力F支和竖直向上的升力F,且
当电风扇吹出的气流为高速时,托盘测力计的示数为10N,模型受到的升力为
(3)分析表中数据可得到的结论为:空气流速越快,托盘测力计的示数越小,则模型受到的升力越大。
(4)根据控制变量法,用三个质量相同、形状相同、面积不同的机翼模型进行实验,探究的是面积对升力的影响,即模型受到的升力的大小与模型面积的关系。
(5)观察打开的雨伞后认为伞面被吹翻除了与上面两个实验探究的因素有关外,还可能与伞的形状、打伞时的倾斜程度有关。
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第5节 流体压强与流速的关系
目录
题型分组练 2
题型01 流体压强与流速的关系 2
题型02 飞机的升力 5
创新拓展练 6
链接中考 8
新题速递 9
题型分组练
题型01 流体压强与流速的关系
1.将一个乒乓球放入漏斗中,用电吹风从细管吹向漏斗的大口,来探究流体压强与流速的关系,以下方案不合理的是( )
A. B.
C. D.
2.为避免乘客候车时发生事故,站台上设置了安全线,人必须在安全线外候车,如图所示。当列车进站时,下列说法正确的是( )
A.人前方的气流速度小于人后方的
B.人前方的空气压强大于人后方的
C.空气对人前方与后方都有压力,这两个力不平衡
D.若人站在安全线前,气流可以把人推向远离列车的方向
3.如图是厨房中的抽油烟机工作时情景,下列说法错误的是( )
A.风扇转速越快,效果越好
B.风扇转动,将油烟吸入机器内
C.电动机带动风扇转动,将进入扇口的油烟排出厨房
D.扇叶转动处的空气流速变大,压强变小,油烟在大气压的作用下压向扇口
4.“八月秋高风怒号,卷我屋上三重茅。……”这是杜甫《茅屋为秋风所破歌》中的诗句,诗中所描述的茅草被狂风吹飞的现象与流体压强密切相关。若在实验中用硬纸板模拟倾斜屋顶,当沿屋顶斜面水平向左快速吹气时(如图所示),以下分析正确的是( )
A.屋顶上方空气流速较大,压强较小,茅草被掀起
B.屋顶下方空气流速较大,压强较大,茅草被吸起
C.如果吹气方向改为水平向右,茅草不会被掀起
D.飞机机翼下表面更弯曲,前进时产生向上的升力与之原理相同
5.在小汽车正常行驶的过程中,将车窗微微打开,再将天窗按照如图所示的方式打开,车内就能快速通风换气,这是由于( )
A.车窗处的空气压强比天窗处大,车内空气从车窗流向天窗
B.车窗处的空气压强比天窗处小,车内空气从天窗流向车窗
C.车窗处的空气压强比天窗处大,车内空气从天窗流向车窗
D.车窗处的空气压强比天窗处小,车内空气从车窗流向天窗
6.位于陕西泾阳的郑国渠,是我国古代三大水利工程之一,如图所示是郑国渠跨路面两侧的截面示意图。下列说法正确的是( )
①两侧水渠和中间的涵洞是一个连通器
②当水不流动时,水对点的压强等于水对点的压强
③当涵洞内的水流动时,水在点的压强等于点的压强
④当涵洞内的水流动时,水在点的流速比在点的快
A.只有①②正确 B.只有①④正确
C.只有②③正确 D.只有③④正确
7.如图所示,某同学在探究流速大小对流体压强的影响时,从漏斗口向下用力吹气,当他将手指移开时,乒乓球 (选填“会”、“不会”)下落。该现象可说明乒乓球上方气体流速 (选填“增大”、“减小”或“不变”)、压强 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
8.某物理课外小组制作了如图所示的实验装置,当水不断从龙头流经管道直至水槽的过程中,A管液面高度 于B管液面高度。当一部分水流入管道后关闭水龙头并封住A左侧和C右侧,待水稳定后,A管液面高度 于B管液面高度(两个空均选填“大”或“小”或“等”)。
9.如图甲所示,两个手指轻轻按压铅笔两端,两个手指的痛感不同,说明压力作用效果与 有关;如图乙所示,游泳时当人进入漩涡边沿后会被吸入漩涡中心。这是因为相对于漩涡边沿,漩涡中心流速 ,压强较 ,从而形成指向漩涡中心的压力差。
10.鼹鼠洞挖成如图甲所示的形状,能较好地保持洞内的通风和干燥。图示情境中,左边洞口为鼹鼠洞的 (选填“出”或“进”)风口。喷雾器的工作原理如图乙所示,当推动活塞时,管口的空气流速 ,管口处的压强 (后两空均选填“增大”“减小”或“不变”),水在瓶内气压的作用下进入管子并上升,在瓶口处遇到高速气流被打散成雾状。
11. (1)如图,塑料管两端开口,抽气时,A点的空气流速小于B点的,A点的气压 B点的气压(选填“大于”“等于”“小于”);用气压计测出A点的气压是9.9×104 Pa,该气压值等于 m高的静止水柱所产生的压强(水的密度为1×103kg/m3,g取10 N/kg)。
(2)如图,行驶中的汽车,车窗紧闭,当打开天窗时,天窗外空气流速 车内空气的流速,天窗外空气的压强 车内空气的压强(选填“>”“=”“<”)。如拿一块小纸片(质量忽略不计)在天窗口放手,它将 (选填“飘入车里”,“原地不动”,“飘出车外”)
题型02飞机的升力
12.邓老师平时很喜欢在田径场玩飞盘游戏,某次游戏过程中老师水平抛出飞盘,飞盘出手后短时间内能够上升一段高度,从而飞得更远。从侧面看,飞行过程中飞盘的形状应为图中的( )
A. B.
C. D.
13.学习了“流体压强”的知识后,聪明的小明做了如下的实验,他用3D打印机制作了四种模型,分别固定在支架上如图所示,其中能获得向上升力的是( )
A. B.
C. D.
14.如图甲所示,某次演习任务中,一架飞机要对地面上某一指定目标进行定点轰炸,则飞行员应在飞机到达目标 投弹(填“前”、“后”或“正上方”),才能击中目标,这可以用 知识解释。飞机机翼形状如图乙所示,用弹簧测力计挂上飞机机翼模型,再用电风扇对着机翼模型吹风,弹簧测力计示数 。(填“不变”、“增大”、 “减小”)。
创新拓展练
15.如图所示,甲、乙是两根内、外径粗细相同,下端开口的长直玻璃管,管内装有等量的水银且静止,水银柱上方存在气体,其压强分别是和,外界大气压强为,不考虑水银与管之间的摩擦,下列说法正确的是( )
A.
B.
C.若将甲玻璃管水平放置,水银静止时,此时管内气压大于
D.若在乙管口下方,沿图2所示的水平方向平稳持续吹气,则管内水银柱会上升
16.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2.7g,竖直方向受大气压作用的等效面积为,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)。
17.在学校科技社团活动中,小梦同学所在的团队利用3D打印机制作了如图1所示的飞机模型。她了解到飞机在空中飞行时受多种因素的影响。
(1)小梦思考飞机升力与迎角()大小有什么关系?在老师的帮助下,她利用电风扇、升力测力计、飞机模型,按图2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,并使飞机模型的迎角为0°,记录测力计的示数。②改变迎角的大小,使其分别为5°、10°、15°、20°,重复步骤①并计算升力平均值。③处理相关数据得到“升力与迎角的关系”如图3。
请补充本实验得出的结论: ;若迎角大于15°时,升力随迎角的增大而减小。
(2)小梦想要进一步研究“飞机的升力与其飞行的速度关系”。利用现有器材,只要控制迎角不变,通过调节 改变飞机模型的飞行速度即可获得结论。以不同的风速进行多次实验,如图4所示,托盘测力计的示数与风速大小的关系记录如表所示。
风速()
0
5
10
15
20
25
30
测力计示数(N)
15
14.5
13
11
8
3.5
由该实验结果推测飞机起飞应该选择 。(选填“顺风”或“逆风”)
(3)资料显示:本实验结论与实际相符且飞机迎角一定时,飞行速度越大,升力也越大,若飞机以做水平匀速直线飞行时的迎角为,而以做水平匀速直线飞行时的迎角为,(,均小于15°)。请比较,大小关系: 。
18.某实验小组探究“硬币起飞”的条件:在地面附近同一高度或高度差不显著的情况下,空气流速v与压强p的关系可表示为:(C是常量,表示空气密度)。如图所示,在水平桌面上放置一个已知质量为m、底面积为S的硬币,并沿箭头所示方向吹气,气流通过硬币上部,由于硬币下面没有气流通过,从而产生压力差,给硬币一个向上的动力。
(1)根据上述关系式可知:空气流速越大,压强越 ;其中常量C表示空气流速为0时的 ;
(2)根据上述流速与压强的关系式可知,硬币下方空气压强 ;刚好将硬币吹起时,硬币上、下表面的压力差 ;
(3)请推导出刚好将硬币吹起时吹气速度ν的表达式 (用、S、m表示)。
链接中考
19.(2025·山东·中考真题)小华观察发现:同一河流,狭窄处比宽阔处水流更快。受此启发,他结合所学物理知识,设计了四种装置吸取液体肥,用于学校劳动基地水肥一体化灌溉,各装置剖面如图所示。在左端管口横截面积和水流流速相同的情况下,下列设计中吸肥最快的是( )
A. B.
C. D.
20.(2025·广西·中考真题)国产大飞机C919飞行时,机翼上方的空气流速 下方的空气流速,机翼上方的气压 下方的气压。(均选填“大于”或“小于”)
21.(2025·黑龙江哈尔滨·中考真题)如图所示,是某同学设计的冷热水混合淋浴器。图中热水上方水平连接部分管径较细,冷水流经此处时,流速大、压强 ;瓶中的热水越用越少,热水对瓶底的压强越 。
22.(2025·宁夏·中考真题)如图甲所示,电动水翼板是一种新型水上运动器材。水翼在水中向前运动时,受到向上的升力,将板面抬升出水面。图乙是电动水翼板的模型图,虚线框内水翼截面大致形状应设计成 形状(填选项序号)
A.B.
C.D.
选择理由: 。
23.(2025·江苏常州·中考真题)两张纸相隔一定距离自然下垂,从两纸之间用力向下吹气,实验现象如图 所示,原理是 。
新题快递
24.(2025·湖北·二模)如图甲为屋顶的无动力风帽,它可借助风力帮助室内换气。如图乙,当室外的自然风吹过风帽时,风帽会转动起来,其周围空气流速变大,压强变 ,室内的气体压强 (填“大于”“小于”或“等于”)室外的气体压强,可迅速将室内的污浊气体排出。
25.(25-26九年级上·四川绵阳·开学考试)物理知识在生活中应用广泛。用吸管“吸”饮料时,饮料在 的作用下被“吸”入口中。如图所示,拧动燃气灶的点火装置后,天然气和空气在进口处混合并流向燃烧头被点燃。天然气不会从进口处外泄,是因为天然气的喷入导致进口处的流速 (选填“大”或“小”),压强 (选填“大于”或“小于”)大气压强。
26.(2025·广东佛山·模拟预测)小明利用注射器做了几个物理实验。如图﹣1所示,注射器针尖做得很尖,是在压力一定时,通过 来增大压强。如图﹣2所示,向放在水平桌面的两只乒乓球中间打气,会看到两只乒乓球 (选填“分开”或“靠近”),原因是流速大的地方,压强 。
27.(2025·贵州毕节·三模)小红撑着伞在雨中行走,一阵天风吹来,伞面被吹翻。她猜想伞面受到升力大小可能与空气的流速有关,于是设计了如图所示的实验进行验证。小红制作了一个上凸下平的模型 (所受重力为18N)固定在托盘测力计上,下表面与地面平行,用电风扇在模型正前方吹风模拟气流。打开电风扇,调整气流速度,读出托盘测力计的示数,记入表中:
风速
无风
低速
中速
高速
托盘测力计示数/N
18
16
13
10
(1)模型获得升力的原理是 ;
(2)分析表中数据可知,当电风扇吹出的气流为高速时,模型受到的升力为 N;
(3)分析表中数据可得到的结论为:空气流速越快,模型受到的升力越 (填“大”或“小”);
(4)接着小红利用相同材质制作了三个质量相同、形状相同、面积不同的机翼模型,依次将模型固定在托盘测力计上,在相同的距离用相同的气流进行实验。该实验探究的是模型受到的升力的大小与 的关系;
(5)得到了上述实验结论后:观察打开的雨伞后认为伞面被吹翻除了与上面两个实验 探究的因素有关外,还可能和 (填写一种即可)有关。
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