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9.4流体压强与流速的关系
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.如图,小明为了探究飞机的升力,制作了一个机翼模型,并把它固定在一根铁丝上,然后挂在一个弹簧测力计上保持静止(此时测力计示数不为零)。用电风扇对着机翼模型吹风,下面是小明在不考虑模型在水平方向的移动时对实验结果作出的猜想,你认为正确的是( )
A.测力计的示数将增大 B.测力计的示数将减小
C.测力计的示数将不变 D.以上都有可能
2.下列不属于利用浮沉条件工作的是( )
A.轮船 B.潜水艇
C.飞机 D.热气球
3.小明将两个相同的一次性塑料杯叠放在一起,用吹风机以恒定风速沿上杯口水平吹气,发现塑料杯被吹出,如图,有人认为这是因为“上杯口流速大,压强小”使杯子飞出,也有人认为这是因为“吹气时有气体进入下面的杯子中将上面的杯子顶上来”.为进一步验证以上两种解释,下列方案不可行的是
A.在上面的塑料杯底开一个孔,再次重复实验,观察杯子情况
B.将下面的塑料杯的底剪去,再次重复实验,观察杯子情况
C.将两塑料杯的底都剪去,再次重复实验,观察杯子情况
D.将上面塑料杯的杯口剪去,使其低于下面塑料杯的杯口,再次重复实验,观察杯子情况
4.下列实验中,不能证明“在流体中,流速越大的位置压强越小”的是( )
A. 如图,向自由下垂的两张纸中间吹气,两张纸向中间靠拢
B. 如图,甩动两端开口的塑料软管,一端靠近碎纸屑,纸屑从另一端飞出
C. 如图,将乒乓球靠近水流时,乒乓球被吸引过去
D. 如图,将粗试管装满水,再将稍细的空试管放入其中后迅速倒置过来,细试管缓缓上升
5.下列与压强有关的生产生活实例的说法,不正确的是( )
A.三峡大坝的坝体横截面上窄下宽,是因为坝底受到水的压强大
B.飞机能够腾空而起是因为机翼上下表面气体的流速不同产生向上的升力
C.青藏高原边防战士用高压锅煮面条,是因为海拔越高,大气压越大
D.用真空吸盘搬运沉重的钢板是利用大气压来完成的
6.下列说法中不正确的是( )
A.飞机的机翼能获得升力,是利用了空气流速越大的地方压强越大的原理
B.船闸在工作过程中利用了连通器原理
C.物体的运动状态发生了改变,说明物体一定受到了力的作用
D.鸭子的脚掌又扁又平,可以增大受力面积,从而减小对地面的压强
7.下列有关压强知识说法正确的是( )
A.在流体中,流速越大的位置,压强越大
B.同一地区,高度越高,气压越低
C.随着大气压的减小,水的沸点会升高
D.利用马德堡半球实验可以精确测出大气压的值
8.如图所示,在倒置的漏斗里放一个乒乓球,从漏斗口用力向下吹气并将手指移开,乒乓球不会下落。下列现象具有上述现象所揭示的科学道理的是( )
A.用吸管把饮料吸进嘴里
B.大风把茅草屋顶掀翻
C.抽水机把水从低处抽往高处
D.章鱼紧贴墙面向上爬行
9.为避免乘客候车时发生事故,站台上设置了安全线如图所示,人必须在安全线外候车。当高铁进站时,以下说法正确的是( )
A.空气对人前面与后面都有压力,这两个力不平衡
B.人前方的气流速度小于人后方的气流速度
C.人前方的空气压强大于人后方的空气压强
D.若人站在安全线与列车之间,气流会把人推向远离列车的一侧
10.如图所示,下列四个关于“气体压强与流速的关系”的现象中,压强p1、p2大小关系正确的是( )
A.p1
B.p1=p2
C.p1>p2
D.p111.如图所示,两只纸船浮在水面上静止不动,用大注射器向两船之间的水面快速注水,两船将
A.向中间靠拢 B.静止不动
C.向两侧分开 D.向同侧偏移
12.如图所示,将汽车模型放在风洞中,固定在水平地面不动,让风(流动的空气)高速地迎面吹来,模拟汽车在空气中高速运动的情形。在此情景中,下列说法正确的是( )
A.汽车模型相对于空气处于静止状态
B.提高风速,汽车模型对地面的压力减小
C.汽车模型设计为流线型可以增加迎风阻力
D.汽车模型上方的气体流速小,压强大
二、填空题
13.如图甲,在试管中加入少量水,用嘴对着试管口部吹气,使其发声,通过 传入人耳。减小试管中的水量,吹气时试管中空气柱振动的频率变 (选填“高”或“低”),导致声音的音调改变。如图乙,将纸条的一端按在嘴唇的下方,向前吹气时,会看到纸条向 (选填“上”或“下”)飘动。
14.在今年抗击新冠疫情的过程中,负压式救护车发挥了重要作用。所谓负压,就是利用技术手段,使车内气压低于外界大气压,这样空气在自由流动时只能由车外流向车内,并且可以利用真空泵将车内的空气通入特制的电热器内进行高温消毒后排出,在救治和转运传染病人时可以最大限度地减少交叉感染的几率。根据以上信息,请回答下列问题:
(1)救护车的外观多设计为流线型,如图所示,当救护车高速行驶时,救护车对路面的压力会 (选填“大于”、“小于”或“等于”)汽车受到的重力;
(2)负压空间的产生主要是通过排风机向车外空间主动排风,以及舱室的密封处理实现的。若某款救护车车内气压为外界大气压的90%。车顶的面积大约为5m2,此时车顶受到的内外压力差为 N;(标准大气压p=1.0×105Pa)
(3)下列物体中,处于负压状态的是 (填序号)。
①冲完气的汽车轮胎 ②万米高空飞行中的飞机机舱 ③用吸管从瓶中吸饮料
15.随着生活水平的提高,扫地机器人逐渐进入了普通家庭。如图所示,扫地机器人在工作时,因主机内部的气压 (选填“大于”“小于”或“等于”)外界大气压而产生吸力;某同学乘坐公交车去上学,如果车厢里的人突然向前倾斜,说明公交车正在 (选填“加速”或“减速”)。
16.如图所示的是一款自动清洁地面的机器人,它工作时内部的电动机带动扇叶转动,把尘盒,内的空气排出,利用 将垃圾“吸入”尘盒内。我们在打扫卫生时,打开窗户通风,当一阵风沿窗户平行吹过,发现窗帘向外飘,这是由于流体在流速大的地方压强 (选填“大”或“小”)。
三、作图题
17.有一只聪明的小老鼠建了一个二室的房子,为了通风条件好一些,它建成了一侧偏高,一洞口平坦的洞,请画出风在其中的流向.
四、实验题
18.生活中物理知识无处不在。夏天天热吹风扇时,小李观察到电风扇吹出的风有时大有时小,于是他想到一个问题——电风扇吹出的风的强度与哪些因素有关。他在老师和同学的帮助下,进行了初步探究。
猜想一:电风扇吹出的风的强度与扇叶转速有关。
猜想二:电风扇吹出的风的强度与距离电风扇的远近有关。
为证实上述猜想,小星同学设计了如图甲所示装置:纸板B固定在支架上,纸板A与轻杆固定后悬挂在纸板B上的转轴O处,纸板A和轻杆可绕转轴O自由摆动,电风扇放在左侧正对纸板A。图中s是纸板A自然下垂时(虚线)到电风扇的水平距离,θ是纸板A向右摆动稳定后轻杆与竖直方向的夹角;
(1)实验时小星保持电风扇的 不变,移动电风扇,使s分别等于0.3m、0.5m、0.7m、0.9m,在纸板B上分别描下纸板A被电风扇吹动后稳定时轻杆的位置a、b、c、d,如图乙所示(轻杆和纸板A未画出),分别连接Oa、Ob、Oc、Od,比较四次实验中θ的大小,可知电风扇吹出的风的强度与距离电风扇的远近 (选填“有关”或“无关”);
(2)实验中,θ越大表示电风扇吹出的风的强度越 (选填“大”或“小”);
(3)本实验中用到的研究方法有转换法和 法;
(4)电风扇吹出的风的强度还可能与风扇叶片的 (答出一个即可)有关。
五、计算题
19.在海拔3000m以内,每升高10m大气压降低100Pa,若在山脚下的大气压为标准大气压,那么在850m的山顶上大气压是多少?
六、综合题
20.中国首艘航空母舰“辽宁”号正式交接服役,从此中国摆脱了没有航母的历史。如图甲是辽宁号航空母舰的图片。
(1)舰载飞机从我国“辽宁号”航空母舰的甲板上起飞过程中,以飞机上的座椅为参照物,飞行员是 的。为保证顺利起飞,风向也起到关键的重要作用,逆风起飞时,可 (选填“增大”或“减小”)飞机与空气的相对速度;
(2)飞机在甲板上运动时的s﹣t图像如图所示,则飞机的运动情况是 ;
A.在第一个10s内以10m/s做匀速运动
B.在第二个10s内速度大小不变
C.在第三个10s内前进了300m
D.在前30s内的平均速度为15m/s
(3)航母上的声呐,是利用 (选填“超声波”或“次声波”)来发现水下目标的,水中的声速为1500m/s,向深度为750m的海底发出声呐, s后可接收到回声;
(4)甲板上的工作人员要佩戴防护耳罩以保护听力,这是在 减弱噪声。
《9.4流体压强与流速的关系》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B C C D C A B B A C
题号 11 12
答案 A B
1.B
【详解】如图所示,用电风扇对着机翼吹风,空气分别从机翼模型的上、下表面流过,由于上表面呈弧度,气流通过上表面的速度要大于下表现的速度;因为流体流速越大的地方,压强越小,所以机翼模型上表面受到的空气压力将小于下表面的压力,形成一个向上的压力差,从而使弹簧测力计示数会减小,故B正确,ACD错误。
故选B。
2.C
【详解】A.轮船在水中始终漂浮,利用了浮沉条件,故A不符合题意;
B.潜水艇是依靠改变自身的重力来实现上浮和下沉的,利用了浮沉条件,故B不符合题意;
C.机翼的形状上凸下平,飞机起飞或滑行时,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,从而产生向上的升力,与浮沉条件无关,故C符合题意;
D.热气球是利用在空气中的浮力来工作的,当被燃烧器加热的空气密度小于气球周围空气的密度时,浮力大于重力,热气球才可以升空,故D不符合题意。
故选C。
3.C
【详解】A.在上面的塑料杯底开一个孔,再次重复实验,此时可以排除“吹气时有气体进入下面的杯子中将上面的杯子顶上来”的说法,因为即使有气流进入下面的杯子,也会从此孔出来,所以再观察杯子情况,可判断解释一正确,故A可行;
B.将下面的塑料杯的底剪去,再次重复实验,也可以排除“吹气时有气体进入下面的杯子中将上面的杯子顶上来”的说法,观察杯子情况,可验证解释一正确,故B可行;
C.将两塑料杯的底都剪去,再次重复实验,此时解释一、二都不会成立,故也不能验证哪种说法正确,故C不可行;
D.将上面塑料杯的杯口剪去,使其低于下面塑料杯的杯口,此时气流不会进入下面的杯子中,即排除了第二种说法,再次重复实验,观察杯子情况,可验证说法一的正误,故D可行;
故选C.
【点睛】重点是流体压强与流速关系的应用,牢记流速大的地方压强小的规律,中考中也是常出现的题目类型,要能用此特点解释生活中的有关现象.
4.D
【详解】A.当向中间吹气时,中间的空气流动速度增大,压强减小;纸外侧的压强不变,纸受到向内的压强大于向外的压强,纸在压强差的作用下向中间靠拢。该现象可以证明“在流体中,流速越大的位置压强越小”,故A不符合题意;
B.由实验现象可知,甩动两端开口的塑料软管,软管上端空气流速快,压强小,下端空气流速慢,压强大,软管下端管口的空气压强大于上端管口空气压强,会看到纸片被吸进软管并从上端管口飞出。该现象可以证明“在流体中,流速越大的位置压强越小”,故B不符合题意;
C.将乒乓球靠近水流时,乒乓球靠近水流一侧的空气流速大、压强小;另一侧的大气压不变;在内外压强差的作用下,乒乓球被压入水流的中心,该现象可以证明“在流体中,流速越大的位置压强越小”,故C不符合题意;
D.粗试管中注水并插入细试管后,水填充了小试管和大试管底部之间的部分,迅速倒过来,水会在自身重力的作用下,从两个试管壁之间的空隙流出,从而在细试管底部形成一部分真空区域,在大气压的作用下,细试管会向上运动。还现象不能证明“在流体中,流速越大的位置压强越小”,故D符合题意。
故选D。
5.C
【详解】A.液体深度越深压强越大,三峡大坝的坝体横截面上窄下宽,是因为坝底受到水的压强大,大坝做的宽耐压,故A正确,不符合题意;
B.飞机能够腾空而起是因为机翼上表面空气流速大,压强小,下表面气体的流速小,压强大,从而使飞机产生向上的升力,故B正确,不符合题意;
C.青藏高原边防战士用高压锅煮面条,是因为海拔越高,大气压越小,水的沸点越低,用高压锅可以提高水的沸点,从而把食物煮熟,故C错误,符合题意;
D.用真空吸盘搬运沉重的钢板时,由于吸盘内是真空,外界的大气压把钢板牢牢地压在吸盘上,是利用大气压来完成的,故D正确,不符合题意。
故选C。
6.A
【详解】A.根据流体压强与流速的关系,流速大的位置压强小,飞机的机翼能获得升力,是利用了空气流速越大的地方压强越小的原理,故A错误,A符合题意;
B.连通器特点是上端开口,下端相连,船闸在工作过程中打开底部的阀门,闸室与上游或下游下端相连,可以使闸室与上游或下游的水面相平,利用了连通器原理,故B正确,B不符合题意;
C.力是改变物体运动状态的原因,物体的运动状态发生了改变,表明一定受到了非平衡力,即物体一定受到了力的作用,故C正确,C不符合题意;
D.压强的大小与受力面积、压力大小有关,鸭子的脚掌又扁又平,可以增大受力面积,从而减小对地面的压强,故D正确,D不符合题意。
故选A。
7.B
【分析】(1)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;
(2)大气压与高度的关系是:海拔越高,气压越低;
(3)液体的沸点随气压的增大而增大;
(4)托里拆利实验最早测出了大气压的值;马德堡半球实验证明了大气压的存在。
【详解】A.在流体中,流速越大的位置,压强越小,流速越小的位置,压强越大,故A错误;
B.由于大气压随高度的增加而降低,所以高度越高,气压越低,故B正确;
C.液体的沸点随气压的增大而升高,随气压的减小而降低,故C错误;
D.利用马德堡半球实验可以证明大气压存在,不能精确地测出大气压的值,故D错误。
故选B。
【点睛】本题考查大气压的存在和测量,以及沸点与气压的关系、流体压强与流速的关系,相对比较简单,属于基础题。
8.B
【详解】在倒置的漏斗里放一个乒乓球,用手指托住乒乓球,然后从漏斗口用力向下吹气,乒乓球上面空气流速快压强小,下方空气流速慢压强大,形成一个向上的压力差,所以乒乓球不会下落;
A.用吸管吸饮料时,饮料在大气压作用下被压入嘴里,故A不符合题意;
B.大风时茅草屋顶空气流速增大,屋内压强大,把屋顶掀开,故B符合题意;
C.抽水机抽水时管内压强减小,是利用大气压的作用,将水抽到高处,故C不符合题意;
D.章鱼紧贴墙面向上爬行,章鱼脚相当于吸盘紧贴 着墙面,是利用大气压的作用,故D不符合题意。
故选B。
9.A
【详解】人离安全线比较近时,高速列车的速度很大,导致人和高铁之间,即人的前方,空气流动速度变大,根据流体压强与流速的关系可知,压强变小,然而人的后方压强不变,人受到后面压强大于人前面受到的压强,空气对人前方和后方都有压力,后方压力大于前方压力,人在较大的压力差作用下,很容易被推向靠近列车的一方,从而发生交通事故。
故选A。
10.C
【详解】A.伞的上表面空气流速大压强小,下表面空气流速慢压强大,故A错误;
B.右侧空气流速快压强小,故B错误;
C.竖玻璃管上方有空气流动,所以压强小,下方压强大,故C正确;
D.左侧玻璃管直径大于中间,所以水的流速慢,压强大,所以左侧的压强大于中间的压强,故D错误。
故选C。
11.A
【详解】两只纸船浮在水面上静止不动,两只纸船两侧压强都相等.用大注射器向两船之间的水面快速注水,中间水的流速增大,压强减小,外侧压强不变,两只纸船都在压强差的作用下向中间靠拢.
12.B
【详解】A.汽车模型相对于空气之间发生了位置变化,所以汽车模型相对于空气处于运动状态,故A错误;
B.汽车上方凸起,提高风速,流速加快,压强减小,压强差增大,压力差变大,汽车受到的向上的升力变大,则汽车模型对地面的压力减小,故B正确;
C.汽车模型设计为流线型可以减小迎风阻力,故C错误;
D.汽车模型的车身形状上凸下平,所以上方流速大,压强小,故D错误。
故选B。
13. 空气 低 上
【详解】[1]声音是物体振动产生的。在试管中加入一定量的水,用嘴对着试管口部吹气,空气柱振动发声,声音通过空气传入人耳。
[2]减少试管中的水量,空气柱长度增加,振动频率减小,所以再吹气时音调降低。
[3]在流体中,流速越大压强越小;向纸条吹气时,纸上方的空气流速大,压强小,纸下方的空气流速小,压强大,上下压强差使纸向上飘动。
14. 小于 5×104 ③
【详解】(1)[1]当救护车高速行驶时,车的上凸下平的结构使得上方空气流速快于下方空气流速,下方受到竖直向上的空气压力大于上方受到竖直向下的空气压力,救护车在竖直向上的空气压力差、地面支持力与竖直向下的重力作用在竖直方向静止,则支持力小于重力大小,由力的作用相互性可知,支持力等于压力,则救护车对路面的压力会小于汽车受到的重力。
(2)[2]由得,此时车顶受到的内外压力差为
(3)[3]冲完气的汽车轮胎,气压远大于外界气压;万米高空飞行中的飞机机舱内有适合人生存的环境,其内部的气压与地面上的气压相等,不是负压状态;用吸管从瓶中吸饮料,吸管内的空气被吸出,处于负压状态,故选③。
15. 小于 减速
【详解】[1]根据流体压强和流速的关系可知,机器人吸尘的工作原理是电机转动时使内部气体流速变大,压强变小,小于外部大气压,在压强差的作用下产生吸力使杂物进入吸尘器。
[2]某同学乘坐公交车去上学,如果车厢里的人突然向前倾斜,说明下半身由于阻力而随着公交车一起减速,而上半身由于具有惯性,仍保持向前运动,因此说明公交车正在减速。
16. 大气压 小
【详解】[1]清洁地面的机器人,它工作时内部的电动机带动风扇转动,使尘盒内部空气流速变大,压强变小,在外部大气压的作用下将垃圾吸入尘盒内,故蕴含的物理原理是:流速越大的位置,压强越小。
[2]窗帘向外飘,即室内压强大于室外,而室外空气流动速度大,说明流体在流速大的地方压强小。
17.略
【详解】洞穴口有平的有凸的,有风经过时,相同时间内,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,如下图所示:
18. 转速 有关 大 控制变量 大小(或形状)
【详解】(1)[1]要探究电风扇吹出的风的强度与距离电风扇的远近的关系,根据控制变量法可知,需要控制电风扇的转速不变。
[2]s分别等于0.3m、0.5m、0.7m、0.9m时,即s越来越大,对应θ的大小是越来越小的,说明电风扇吹出的风的强度越来越小,可知电风扇吹出的风的强度与距离电风扇的远近有关。
(2)[3]风的强度越大,纸板A向右摆动稳定后轻杆与竖直方向的夹角越大。
(3)[4]本实验中,为了探究电风扇吹出的风的强度与距离电风扇的远近的关系,控制了电风扇的转速不变,这是用到了控制变量法。
(4)[5]影响电风扇吹出的风的强度因素,还有风扇扇叶的大小和风扇扇叶的形状等等。
19.9.25×104Pa
【详解】解:根据题意,850m的山顶上减小的气压为
山顶上大气压是
答:在850m的山顶上大气压是9.25×104Pa。
20. 静 增 A 超声波 1 人耳处
【详解】(1)[1]以飞机上的座椅为参照物,飞行员与座椅的位置没有发生变化,所以飞行员是静止的。
[2]飞机的机翼通常都做成上面凸起,下面平直的形状,飞机在长长的跑道上加速滑行时,流过机翼上方的空气速度快,流过机翼下方的空气流速慢;机翼上下方所受空气的压力差形成向上的升力;当飞机滑行的速度达到一定值时,机翼所受的升力大于飞机自身的重力,飞机就起飞了;在舰艇上的跑道不可能很长,飞机逆风起飞时飞机的速度不需要加速到很大,飞机就可相对空气有一个较大的相对速度,从而获得足够的升力,故逆风起飞时可增大飞机与空气的相对速度。
(2)[3]由图像可知:
A.第一个10s内飞机做匀速直线运动,其速度
故A符合题意;
B.第二个10s内,图像是曲线,图像的斜率变大,说明飞机做速度增大的直线运动,故B不符合题意;
C.第三个10s内,飞机在甲板的位置没变,飞机在甲板上的路程为0,故C不符合题意;
D.在30s内飞机运动的路程为300m,则前30s内的平均速度为
故D不符合题意。
故选A。
(3)[4]声呐利用的是“超声波”的反射来发现水下目标。
[5]若向750m深的海底发射声呐,由得,听到回声的时间为
(4)[6]控制噪声的方法可从声音的产生、传播、接收三个方面减弱,甲板上的工作人员佩戴防护耳罩是在接收处减弱噪声的。
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