内容正文:
第5节 流体压强与流速的关系
知识点1 流体压强与流速的关系
1. 手握两张大小相同、彼此正对且自然下垂的纸张,如图所示,从两张纸的中间上端向下吹气,那么,这两张纸将会出现________(选填“互相靠拢”或“彼此远离”)的现象。此实验表明:在气体中,流速越大的位置,________。
2.(安全责任)如图是河水中的漩涡。漩涡边沿水的流速相对中心处的流速较________,压强较________,从而形成压力差,导致周边物体易被“吸入”漩涡。(温馨提示:严禁学生私自下河游泳)
3.我们常常会遇到刮大风的现象。在教室里,当大风沿教室外墙壁吹过时,如果不关窗,悬挂的窗帘常常会向室外飘动,这是由于室外空气的流速________室内空气流速,使室外的气压________室内的气压,形成压力差而出现的现象。(均选填“大于”“小于”或“等于”)
4.(2025唐山路北区二模)科技兴趣小组利用盛有水的烧杯和A、B两根吸管组成如图所示的实验装置,用于证明流体压强和流速的关系。沿着B管水平吹气,观察到A管液面________(选填“上升”或“下降”),说明了____________________。
知识点2 飞机的升力
5. 飞机机翼横截面的形状如图所示,飞机飞行时,气流被机翼分成上、下两部分。由图可知,相对于机翼下方气流,机翼上方气流的路程较长,速度较________,气流对机翼上表面的压强就较________。这样,机翼的上下方就会形成向________的压强差,这就是机翼产生升力的原因。
6.中国南极泰山站采用轻质材料装配而成,为避免被南极强横风吹得移位,其独特的支架悬空形状发挥了作用,如图所示。泰山站的悬空形状接近于下列图中的( )
1. (安全责任)小明在等候高铁的时候发现,人必须站在安全线以外候车,下列不能用此现象的规律解释的是( )
A.鸟在空中展翅滑翔时不会坠落
B.用吸管把饮料吸进嘴里
C.乒乓球运动员拉出“弧圈球”
D.护航编队各船只多采用前后行驶而非并排行驶
2.小明采用“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。下列方案不合理的是( )
3. 如图所示,选取一根吸管,在距离乒乓球前面2 cm处持续吹气,乒乓球将________(选填“向左”或“向右”)运动,这是因为流速大的地方,________小。飞机机翼获得升力的原理与该原理________(选填“相同”或“不相同”)。
4.在科技创新大赛中,小亮设计了赛车模型,为了使赛车在快速行驶时增大压力,从而增大摩擦力,小亮想在尾翼处安装上气流偏导器,你认为________(选填“A”或“B”)款气流偏导器更合适,原因是赛车高速行驶时,偏导器下方的空气流速大、压强________,产生一个向下的压强差,增加赛车对地面的压力,提高车轮的抓地性能。
5.如图所示,容器中装有足量的水,当止水阀关闭且水不流动时,竖直管中水柱的高度________(选填“相同”或“不相同”);打开止水阀,发现相连的A和B处细玻璃管中,________(选填“A”或“B”)管中液柱高,判断的理论依据是:在液体中,______________________________。
6. (2025西安雁塔区月考节选)如图,剪掉瓶底并拧去瓶盖,打开吹风机,纸条“主动”钻进瓶口,这是由于空气中流速大的位置压强________。
【变式】 屋顶风帽是利用自然风使风帽旋转实现室内换气的装置,如图所示。它不用电,节能环保。只要速度为0.2 m/s的微风即可让其轻盈运转。风帽转动时其内部空气流速变大、压强变________,室内的污浊气体在________的作用下被排出。
7.(科学态度与责任)如图甲所示是传统的“H”形地下通道,A通道与B通道的空气流速相等,过道位置空气难以流通。为解决地下过道的通风问题,某同学设计了如图乙所示的方案,通道一侧靠近地下过道的墙面向通道凸起,当有风沿箭头方向从外面吹入地下通道时,地下过道靠近A通道处的空气流速________靠近B通道处的空气流速,使A通道处气压____________(以上两空均选填“大于”“小于”或“等于”)B通道处气压,过道中的空气向________(选填“左”或“右”)侧流动。
【详解答案】
基础达标
1.互相靠拢 压强越小
2.小 大
3.大于 小于
4.上升 流速越大的位置压强越小
5.大 小 上
6.A
能力提升
1.B 解析:列车进站时会使列车附近的空气流速变大,气体的流速大、压强小,所以列车附近的气压小,而远处的气压大,在安全线外的乘客,会被强大的气压差形成的推力推向列车,对安全构成威胁。鸟利用翅膀的上下面的气体流速不同,压强不同而产生的压强差,获得升力在空中翱翔,人们制造出的飞机也是机翼的上下面的气体流速不同,压强不同而产生的压强差,才获得升力,故A不符合题意;用吸管吸饮料时,大气压将饮料压入口中,利用了大气压,跟流体流速与压强的关系无关,故B符合题意;乒乓球(上旋球)的急速旋转,带动了空气的旋转,球的上方空气的旋转方向与空气相对于乒乓球的运动方向相反,两者抵消,空气流速小,而下方空气的旋转方向与空气相对于乒乓球的运动方向相同,两者叠加,空气流速大,故球的上方空气流速小,压强大,下方流速大,压强小而下沉,故C不符合题意;当船并行时,两船之间的水流通道变窄,流速变大,压强变小,船外侧大的压强将船向中间挤压,造成相吸相撞,所以护航编队各船只多采用前后行驶而非并排行驶,故D不符合题意。
2.A 解析: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不合理;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合理;不吹气时,乒乓球由于重力作用会下落,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C合理;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D合理。
3.向左 压强 相同
解析:选取一根吸管,在距离乒乓球前面2 cm处持续吹气,因为乒乓球左方的空气流速大,压强小,乒乓球右方的空气流速小,压强大,则乒乓球受到一个向左的压力差,所以乒乓球将向左运动。飞机飞行时,飞机的机翼上方凸起,机翼上方空气流速大于下方空气流速,根据流体流速越大压强越小,机翼上方空气压强小于下方压强,从而产生向上的升力,故飞机飞行时机翼获得升力的原理与该原理相同。
4.A 小
解析:“气流偏导器”的上表面平直、底部呈弧形凸起,当赛车高速行驶时,偏导器上方的空气流速小、压强大,下方的空气流速大、压强小,产生一个向下的压强差,增加赛车对地面的压力,提高车轮的抓地性能,故应选A款。
5.相同 A 流速越大的位置压强越小
解析:打开止水阀前,容器相当于连通器,此时水静止,则水面高度相同;打开止水阀,由于水的流量一定,A管底部比B管底部横截面积大,水的流速小,产生的压强大,能支持的水柱就高,所以A管中液柱高,B管中液柱低。该实验的目的是探究流体压强和流速的关系,其关系为流速越大的位置压强越小。
6.小
【变式】 小 大气压
解析:风帽转动时其内部空气流速变大、压强变小,所以室内的污浊气体在大气压的作用下被排出。
7.小于 大于 右
解析:过道右端的通道有凸起,当有风沿箭头方向从外面吹入地下通道时,地下过道靠近A通道处的空气流速小于靠近B通道处的空气流速,使A通道处气压大于B通道处气压,过道中的空气向右侧流动。
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