人教版八年级下 9.4 流体压强与流速的关系
一、单选题
1.如图为飞机的机翼截面形状示意图。飞机在飞行时,关于机翼的上方和下方的空气流速和气流压强,下列说法中正确的是( )
A.机翼上方的空气流速大,气流压强较大
B.机翼下方的空气流速大,气流压强较大
C.机翼上方的空气流速大,气流压强较小
D.机翼下方的空气流速大,气流压强较小
2.下列关于压强的说法不正确的是
A.飞机升力是由于机翼上下表面的空气流速不同造成压强差所引起的
B.拦河坝设计成下宽上窄,利用了液体压强大小随深度增加而增大
C.菜刀的刀刃薄,是通过减小受力面积来减小压强
D.用吸管把杯中的饮料吸到嘴里是利用了大气压
3.物理兴趣小组的同学对如图所示的现象进行了讨论,其中正确的是( )
A.图甲表示用压强计可以准确测量液体内部各处压强的大小
B.图乙杯口的纸片和杯中水不掉下来,是因为纸片受到的吸力非常大
C.图丙实验中用小桌陷入沙子的深度显示压力的作用效果
D.图丁向两张纸的中间吹气纸片靠拢,说明流体中流速越大的地方压强越大
4.如图所示,装有常温水的玻璃瓶中密封部分空气,细玻璃管插入瓶中,玻璃管与瓶塞接触部分不漏气,下列关于细管中水柱液面升降情况,描述错误的是( )
A.用力挤压玻璃瓶,液面上升
B.将玻璃瓶放入热水中,液面上升
C.在细管管口水平吹气,液面下降
D.提着玻璃瓶从十楼走到一楼,液面下降
5.如图所示实验中得出的结论不正确的是( )
A.甲图:用力推另一只船,自己的船也动起来,说明力的作用是相互的
B.乙图:物体在力的作用下做圆周运动,说明物体运动需要力来维持
C.丙图:探头在水中越深,U形管两侧液面的高度差越大,说明液体内部压强越大
D.丁图:沿纸条上方吹气,纸条会飘起来,说明流速大的地方压强小
6.夏季临近,交警部门加大对电动车安装遮阳伞的检查拆除力度,如图所示遮阳伞虽能遮挡阳光,但是当电动车快速行驶时,伞面被向上吸,存在较大的安全隐患。如图四种情景与其原理不同的是( )
A.人站在高铁站的安全线以外候车 B. 用手动抽水机抽出地下水
C.飞机的机翼设计成流线型 D.赛车尾部安装的气流偏导器
7.在图所示的实例中,利用连通器原理工作的是( )
A.离心式水泵 B.船闸 C.用管子吸饮料 D.吸尘器
8.在下列几种航空器中,主要利用压强和流速的关系获得升力的是( )
A.观光热气球 B.民航客机
C.武装直升机 D.运载火箭
9.图中的物理现象,不能用流体的压强与流速的关系解释的是( )
A.甲图中,水翼船行驶时,水下的水翼使船身露出水面
B.乙图中,孔明灯升上了天空
C.丙图中,“香蕉球”的运动轨迹是弧线
D.丁图中,针筒里吹出的高速气流可以把瓶子里的水“吸”上来并喷出
10.下列说法错误的是( )
A.甲:压力相同,接触面积越大,压强越大
B.乙:同一液体,深度相同时,各个方向压强相等
C.丙:马德保半球实验证明了大气压强的存在
D.丁:往B管吹气,A管液面上升是因为A管上端空气流速变大,压强变小了
二、填空题
11.如图所示,是风吹过屋顶的示意图。“卷我屋上三重茅”是由于屋顶空气流速较屋内大,压强较屋内______,形成向上的压力差,使茅屋顶上的茅草随风飞走。“下者飘转沉塘坳”说明力可以改变物体的______。
12.我国南极泰山站采用轻质材料装配而成,为了避免被强横风吹动移位,支架上悬空部分结构特点如图,其上方空气的流速______下方的流速,上方的压强______下方的压强,使房屋更加牢固。
13.如图所示,用一个矿泉水瓶和两根吸管制成“口吹喷雾器”。它的原理是流体的流速越大,压强越______,吸管和瓶口间的空隙是否需要密封?______,随着瓶内水面降低,吸管内水柱的压强变______,要想吹出水雾会更费力。
14.龙舟赛上,运动员手持船桨奋力向后划水,龙舟向前运动,这是因为物体间力的作用是 _____ 的;比赛时,并排前进的龙舟不能离得太近,是由于两龙舟间水的流速越大,压强 _____,容易相撞;龙舟在超过对手时,它们是相对 _____(选填“运动”或“静止”)的。
15.请将与图中各事例所联系的主要物理知识填写在横线上:
(1)甲:______;(2)乙:______;(3)丙:______。
三、综合题
16.现今,乌鲁木齐地铁已开通了八楼至地窝堡机场的线路,大大便利了民众出行需求:
(1)站内安保人员时刻提醒乘客要在红色安全线外候车。这是因为地铁过站时,带动周围空气流速_________,车厢周围空气压强_________(以上两空选填“增大”或“减小”),若乘客在红色安全线内,_________(选填“红线外”或“红线内”)的空气会把乘客压向高速运动的地铁;
(2)地铁加速出站时,座椅会对乘客产生一个与地铁运动方向_________(选填“相同”或“相反”)的力。地铁行驶过程中,若以座椅上的乘客为参照物,地铁是_________的(选填“静止”或“运动”)。地铁进站时,撤去动力,地铁不能立刻停止,这是因为列车具有_________。
17.居家学习,全民战“疫”。下面是小明和小红在家中进行的几个小实验。
(1)如图甲所示,将椭圆形玻璃瓶装满水,把细玻璃管通过带孔的橡胶塞插入瓶中。小明用力捏玻璃瓶,发现细管中的水柱上升了,这说明______。小红用力捏瓶子时,却发现细管中的水柱下降了。捏瓶子时,细管中水柱的升降可能与______有关。小明把这个瓶子放入热水中,看到细管中的水柱又上升了。这是因为______,利用这个原理可以制成______;
(2)小明将水倒出一部分,盖上塞子,从管口上端吹入少量气体,使水沿细管上升到瓶口以上。如图乙所示,小明对着管口水平吹气,管中的水柱将______,这是因为______。此时,拿着这个瓶子从楼下到楼上,管中的水柱会上升,这是因为______。
18.如图所示,歼-15舰载机在航母训练平台上的着落、起飞试验已取得成功飞机跑道前端设计了向上翘起的滑跃式甲板,同时在飞机的尾喷管后安装了一块阻挡喷出气体的挡板,歼-15舰载机在地面附近沿水平方向低空飞行时,机翼上、下表面的压强差p和空气流速v速度的关系为,式中ρ表示空气密度,飞机总质量为24吨,起飞时升力由机翼获得,机翼的总面积为60m2,案气密度为1.2kg/m3(g=10N/kg),请回答以下几个问题,
(1)帮助飞机起飞的施力物体是______(选填“喷出气体”“挡板”或“周围空气”)。
(2)为了顺利升空,舰载机最好在______ (选填 “顺风”、“ 逆风”或“无风”)时起飞,假设某一次该舰载机在无风时在水平飞行甲板上起飞,舰载机起飞时速度至少应为______m/s(结果可带根式表示)。
19.如图所示,一块重为G的平板以一定的冲角a(平板与水平方向的夹角)在空气中水平运动时,平板会受到一个竖直向上的升力FL .
(1)若平板的高度保持不变,那么,需满足FL ________ G(选填“>”、“<”或“=”).
(2)理论表明,升力大小与空气密度p、平板面积S、平板 运动速度v有关,用公式表示为FL=CpSv2(C叫升力系数,是一个没有单位的数值,其值与冲角有关).则由公式可知,若C、p、S均保持不变,那么,速度增加20%,升力将增加 ________ %;
(3)飞机飞行时同样会受到升力的作用.某次对飞机的实验研究获得了如下数据(飞机的冲角其实是指机翼的冲角):
试用文字描述升力系数与冲角的大小关系为: ________ ;
(4)在飞机起飞后的开始一段时间里,飞机将不断爬升以达到规定的高度.在这个过程中,飞机升力的不断增大主要是通过以下两种方式来实现:① ________ ;② ________ .
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.C
【详解】
ABCD.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。如题中图,在相同是时间内,空气经过上方的路程长,速度大;经过下方的路程短,速度小。上方空气流速越大,压强越小;下方空气流速越小,压强越大。所以机翼上方的气流对机翼的压强小于机翼下方的气流对机翼的压强。故C正确,ABD错误。
故选C。
2.C
(1)了解机翼的形状,根据流体压强与流速的关系可做出解答.流体流速越大,压强越小;流速越小,压强越大.
(2)液体内部压强随着深度的增加而增大;
(3)压强的大小与压力和受力面积有关;
(4)用吸管吸饮料是利用了大气压.
【详解】
A、飞机机翼上方为凸型,下方是平的;等质量的空气在相同的时间内同时通过机翼的上表面和下表面,由于上表面弯曲,下表面平直,所以空气通过机翼上表面的流速大,通过下表面的流速较小,因为机翼上方的空气流速大,压强较小;机翼下方的空气流速小,压强大,所以机翼受到一个向上的压强差,飞机受到向上的升力,故A正确,不符合题意;
B、拦河坝设计成下宽上窄,利用了液体压强大小随深度增加而增大,故B正确,不符合题意;
C、菜刀的刀刃薄,在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故C错误,符合题意;
D、用吸管把杯中的饮料吸到嘴里是利用了大气压,说法正确,不符合题意.
故答案为C.
【点睛】
本题考查了压强的综合知识,包含流体压强、液体压强、大气压强以及增大压强的方法,属于提高性考查.
3.C
【详解】
A.测量液体压强的工具叫压强计,它是根据U形管两边液面的高度差来判断液体内部压强的大小的,但不能准确测出液体压强的大小,故A错误;
B.装满水的杯子倒置后,纸片和杯中水不掉下来,而在纸片的周围只有空气,所以是大气压力的作用使其没有掉下来,即利用了大气压强,故B错误;
C.在实验中,将小桌放到沙子上,往小桌上放不同质量的砝码,观察桌腿陷入沙子的深度,通过陷入沙子的深度的变化显示压力的作用效果,故C正确;
D.向两张纸的中间吹气纸片靠拢,说明流体中流速越大的地方压强越小,故D错误。
故选C。
4.C
【详解】
A.用力挤压玻璃瓶,瓶变扁容积变小,细管中水面高度上升,故A正确,不符合题意;
B.将玻璃瓶放入热水中,瓶内气体受热体积增大,压强增大,外界压强不变,在瓶内液面上升,气压的作用下,会有一部分水被压入玻璃管,因此管内水柱的液面上升,故B正确,不符合题意;
C.在细管管口水平吹气,管上方空气的流速增大,压强减小,管中液体受到向上的压强大于向下的压强,液面上升,故C错误,符合题意;
D. 提着玻璃瓶从十楼走到一楼,瓶内空气的压强不变,而外界大气压随高度的减小而增大,在外界气压的作用下,液面下降,故D正确,不符合题意。
故选C。
5.B
【详解】
A.用力推另一只船,给这只船一个力的作用,自己的船也动起来,说明自己的船也受到了一个反方向的作用力,这说明力的作用是相互的,故A正确,A不符合题意;
B.物体在力的作用下做圆周运动,物体运动的方向不断变化,说明力改变了物体的运动状态,故B错误,B符合题意;
C.液体内部的压强与液体深度有关,探头在水中越深,则液体压强越大,U形管两侧液面的高度差越大,故C正确,C不符合题意;
D.没有吹气时,纸的两面受到的压强相等,纸在重力的作用下自由下垂。当沿上方吹气时,上方的空气流动速度增大,压强减小。纸条下方的压强不变,纸受到向上的压强大于向下的压强,纸在压强差的作用下向上飘,故D正确,D不符合题意。
故选B。
6.B
【详解】
伞面“上凸下平”,当电动车快速行驶时,伞上方空气流速大,压强小,下方空气流速小,压强大,伞就受到一个向上的升力,使伞面被向上吸,存在较大的安全隐患。
A.人离高速列车比较近时,人和列车的之间的空气流速大、压强小,人外侧的压强不变,人受到向列车方向的压强差,容易被压向列车,故人站在高铁站的安全线以外候车,故A不符合题意;
B.用手动抽水机抽出地下水,是利用了大气压的作用,没有涉及流体压强与流速的关系,故B符合题意;
C.飞机的机翼设计成流线型,由空气通过机翼上表面的流速大、压强小,通过下表面的流速小、压强大,从而形成向上的升力,利用了流体压强和流速的关系,故C不符合题意;
D.赛车尾部安装的气流偏导器,相当于倒置的飞机机翼,赛车行驶时,上方的气流速度小于下方气流速度,形成对气流偏导器向下的压力,能使车轮更好地抓紧地面,利用了流体压强和流速的关系,故D不符合题意。
故选B。
7.B
【详解】
上端开口、下端连通的容器叫做连通器。连通器里装的是相同的液体,当液体不流动时,连通各部分中的液面高度总是相同的。
A.离心式水泵是利用大气压工作的,与连通器原理无关,故A不符合题意;
B.船闸的上游阀门打开时,上游和闸室构成连通器,下游阀门打开时,下游和闸室构成连通器,是利用连通器原理工作的,故B符合题意;
C.用管子吸饮料是利用大气压将饮料压入嘴中的,故C不符合题意;
D.吸尘器工作时,由于转动的扇叶处气体流速大压强小,灰尘的大气压的作用下被“吸入”,故D不符合题意。
故选B。
8.B
【详解】
A.观光热气球利用了通过加热气球内的气体使热气球内空气的温度升高,密度减小,当密度小于热气球外空气的密度时热气球就会上浮,故A不符合题意;
B.飞机的机翼上凸下平,当空气流动时上表面流速快压强小,下表面流速慢压强大,产生了一个向上的压强差,所以飞机获得升力,故B符合题意;
C.直升飞机是利用螺旋桨(又称为“旋翼”)的运动对空气施加了一个向下的力,物体间力的作用是相互的,空气对螺旋桨施加了一个向上的力,所以,直升机的升力产生的原因和固定翼飞机是不同的,与流体的压强没有关系,故C不符合题意;
D.运载火箭靠燃气的反冲力获得升力,故D不符合题意。
故选B。
9.B
【详解】
A.水翼船行驶时,水下的水翼上下表面水的流速不一样,从而产生向上的升力,使船身露出水面,故A不符合题意;
B.孔明灯升上天空,是因为加热了灯里面的空气,使得里面的空气密度减小,总质量减少了,那么空气浮力就比孔明灯的重力大,所以合力向上,使得灯飞上天。不能用流体的压强与流速的关系解释,故B符合题意;
C.“香蕉球”的运动轨迹是弧线的原因是球一边前进一边自转,会造成球两边的空气流速不一样,空气流速快的一边的气压比空气流速慢的一边的气压低,所以球就会向气压低的一边运动。故C不符合题意;
D.针筒里吹出的高速气流,流速越快的地方,压强越小,使吸管口的压强变低,从而瓶子里的水向上喷出。故D不符合题意。
故选B。
10.A
【详解】
A.由图可知,两手指受到的压力相同,左边手指与铅笔的接触面积大,由可知,在压力一定时,受力面积越大,压强越小,故A错误,符合题意;
B.据液体内部压强的特点可知,在同一深度,液体向各个方向压强相等,故B正确,不符合题意;
C.1654年时,当时的马德堡市长奥托 格里克最早用实验证明了大气压强的存在,称为马德堡半球实验,故C正确,不符合题意;
D.往B管吹气,造成A管液面上方的空气流速变大,烧杯中液面上方空气流速不变,而流体流速越大,压强越小,于是造成A管液面上升;故D正确,不符合题意。
故选A。
11. 小 运动状态
【详解】
[1]“卷我屋上三重茅”是由于屋顶空气流速大、压强小,屋内空气流速小、压强大,形成向上的压力差,使茅屋顶上的茅草随风飞走。
[2]“下者飘转沉塘坳”是说茅草在力的作用下飘到低洼处,说明力可以改变物体的运动状态。
12. 小于 大于
【详解】
[1][2]风刮过南极泰山站,站顶上方的空气流动速度小,压强大;站顶受到向上的压强小于向下的压强,受到向下的压力大于向上的压力,使整体更加稳固,使房屋更加牢固。
13. 小 不需要 大
【详解】
[1]流体流速越大的地方压强越小,水平吹气时,竖直管口上方空气流动快,压强小,瓶内水面空气流动很慢,压强大,压强差将水压入管中并喷出。
[2]吸管和瓶口间要保持敞开以便与外界大气压相通,所以吸管和瓶口间的空隙不需要密封。
[3]随着瓶内水面的降低,管中水柱深度增加,而液体的压强与液体密度及深度成正比,所以液柱的压强变大,要想吹出水雾会更费力。
14. 相互 越小 运动
【详解】
[1]运动员用浆向后划水,桨对水施加力的同时,水对桨(龙舟)也施加力的作用,龙舟就向前运动,这说明物体间力的作用是相互的。
[2]并排快速前进的两艘龙舟之间距离不能太近,否则容易发生碰撞,其原因是龙舟之间水的流速变大,压强变小,在外部大的压强作用下,导致龙舟相撞。
[3]龙舟在超过对手时,龙舟相对于对手龙舟的位置不断变化,故它们是相对运动的。
15. 使接触面分离,减小摩擦力 流速大的地方压强小 连通器中盛同种液体静止不流动时,液面总是相平的
【详解】
(1)[1]给自行车车轴加润滑油,这是通过使接触面彼此分离的方法,来减小摩擦力的。
(2)[2]从B管右端吹气,A管上方的空气流动加快,压强减小,由于大气压强的作用,液体从烧杯中压入A管中,A管中的液体会上升。这是喷雾器的原理。
(3)[3]茶壶就是一个上端开口,底部连通的容器,如果连通器中只有一种液体,在液体不流动时,各容器中液面的高度总是相同的。这是连通器的原理。
16. 增大 减小 红线外 相同 静止 惯性
【详解】
(1)[1][2][3]这是因为地铁过站时,带动周围空气流速增大,根据液体压强与流速的关系知:车厢周围空气压强减小,若乘客在红色安全线内红线内的空气会把乘客压向高速运动的地铁;
(2)[4]地铁加速出站时,座椅随地铁一起运动,乘客相对座椅向后运动,故座椅会产生一个阻碍乘客向后运动的力,故座椅会对乘客产生一个与地铁运动方向相同的力。
[5]若以座椅上的乘客为参照物,地铁相对座椅的位置没有发生改变,故地铁相对于座椅是静止的。
[6]地铁进站时,撤去动力,地铁不能立刻停止,这是因为列车具有惯性,要保持的运动状态。
17. 力可以改变物体的形状 力的方向不同 液体的热胀冷缩 温度计 上升 流体流速大的地方压强小 大气压随高度的增加而减小
(1)力可以改变物体的形状;力的作用点、力的方向等都会影响力的作用效果;温度计是利用液体的热胀冷缩原理制成的;
(2)流体流速大的地方压强小;大气压随高度的增加而减小。据此解释实验中的现象。
【详解】
(1)[1]用力捏玻璃瓶,发现细管中的水柱上升了,这说明力可以改变物体的形状。
[2]力的三要素都会影响力的作用效果。因此,捏瓶子时,细管中水柱的升降可能与力的方向不同(或力的作用点不同或施加力的位置不同或瓶子的形状等)有关。
[3][4]小明把这个瓶子放入热水中,看到细管中的水柱又上升了。这是因为液体的热胀冷缩,利用这个原理可以制成温度计。
(2)[5][6]如图乙所示,对着管口水平吹气,由于流体流速大的地方压强小,所以管口上方压强变小,则管中的水柱将会上升。
[7]拿着这个瓶子从楼下到楼上,管中的水柱会上升,这是因为大气压随高度的增加而减小,外界大气压减小,水柱在内部气压的作用下上升。
18. 周围空气 逆风
【详解】
(1)[1]物体间力的作用是相互的,能起飞是靠的机翼上的升力,施力物体应该是周围空气。
(2)[2]飞机逆风行驶时空气相对流速更快,产生的升力更大,所以飞机起飞时是逆风好。
[3]飞机的重力
G=mg=24×103kg×10N/kg=2.4×105N
根据受力与运动的关系,飞机起飞的升力最小等于该飞机的重力,则压强差为
速度
19. = 44 升力系数随冲角先增大后减小 提高速度 增大机翼冲角以增大升力系数
【详解】
解:(1)平板在空气中水平运动时,平板受到一个竖直向上的升力FL和竖直向下的重力G,由于它在竖直方向上处于静止状态,所以受到平衡力,即FL=G.(2)速度增加20%,即V′=V(1+20%)=V,根据公式FL=CpSV2
∴FL′=CpS(V)2=×CpSv2=(1+)×CpSv2=(1+44%)×CpSv2=(1+44%)FL故升力增加44%.
(3)由表中数据可见,冲角在0°~20°之间时,升力系数逐渐增大;但是冲角过了20°之后,升力系数就减小.
(4)由以上分析可知,要使飞机的升力不断增大,则必须提高速度,同时增大机翼冲角以增大升力系数.
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