八年级(下)专项训练(十一)——流体压强与流速的关系
训练点一 流体压强与流速的关系
1. 流体:液体和气体统称为流体。
2. 流体流动时的压强与静止时的压强是否相同?如果不同,流体流动时的压强与流体流动的速度有什么关系呢?
实验探究:流体压强与流速的关系。
实验探究
现象
分析
在两支筷子中间放上两只乒乓球,用吸管向两球中间吹气
两只乒乓球向中间滚动靠拢
乒乓球向中间靠拢,说明两乒乓球外侧受到的气体的压强大,内侧受到的气体的压强小
在水面上放两只小纸船,用水管向两船中间的水域冲水
小纸船向中间靠拢,几乎靠在一起
小纸船内侧水流速大,外侧水流速小,小纸船向中间靠拢,说明小纸船内侧所受液体压强小,外侧所受液体压强大
向两张平行的纸中间吹气
纸向中间靠拢
纸向中间靠拢,说明两纸外侧气体流速小,所受气体的压强大,内侧气体流速大,所受气体的压强小
把一纸条放在嘴边,用力从纸条上方向前吹气
纸条会向上飘起来
纸条飘起来,说明上面气体压强小,下面气体压强大,把纸条托了起来
归纳总结
在气体和液体中流速越大的地方压强越小,流速越小的地方压强越大
3. 聚焦难点
①判断流速的快慢应从以下方面来分析:自然流动如流动的空气(风)、流动的水,一般是在较宽阔的地方流速慢,较狭窄的地方流速快;运动的物体引起的空气和液体流动运动物体周围流速快,其余地方流速慢。知道了流速的快慢,也就可以判断压强的大小。
②用流体的流速与压强的关系解释现象时,要首先弄清哪部分流速大,哪部分流速小。流速大处压强小,压力也小,流速小处压强大,压力也大。流体受压力差作用会产生各种现象。例如,在厨房做菜时,打开排气扇可将厨房内的油烟排出室外。可按以下步骤分析:首先将排气扇启动,向室外吹风,室内空气高速流向室外;在空气高速流动处压强变小,周围油烟处压强大;油烟在压力差的作用下向排气扇中心处合拢,被排气扇吹出室外。
知识典例? ★★如图所示,某同学在探究流速大小对流体压强的影响时,在倒置的漏斗里放一个乒乓球,用手指托住乒乓球,然后从漏斗口向下用力吹气,当他将手指移开时,乒乓球没有下落。该现象可说明乒乓球上方气体流速 _、压强 (填“变大” “变小”或“不变”)。
解析:当从漏斗处向下用力吹气时,乒乓球上面空气流速大,压强小;乒乓球下面的空气流速小,压强大,乒乓球下面的压强大于上面的压强,乒乓球在压力差的作用下将悬浮在漏斗中而不会下落。
答案:变大 变小
知识启示
对乒乓球上下两部分空间的气体流速进行正确分析是解答本题的突破口。液体和气体都称为流体,生活中常见的流体是水和空气,流体的流速越大,压强越小;流体的流速越小,压强越大。
训练点二 升力的产生
1. 飞机的升力
如图所示为一个机翼的剖面图。
飞机的机翼通常都做成上表面凸起、下表面平直的形状。当飞机在机场跑道上滑行时,流过机翼上方的空气速度大,流过机翼下方的空气速度小(空气流经机翼上下方时,在相同时间内经过上方的路程大于下方的的路程,故机翼上方空气的空气的流速大于下方空气的流速。),机翼上方受到向下的气体压强小于机翼下方受到向上的气体压强,使机翼上下方产生向上的压强差,这一压强差使飞机受到一个向上的压力差,从而使飞机获得向上的升力。当飞机的滑行速度达到一定值时,机翼所受的升力超过飞机的重力,飞机就起飞了。
水翼船的下部也有类似于飞机机翼的水翼。船在高速行驶时,水翼会获得升力,使船体对水的压力减小,从而减小水对船体的阻力,进一步提高船速。
知识典例?★★★某同学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,在铁丝的上下各挂一个弹簧测力计(开始时A,B示数均不为零),如图所示,他再接通电风扇对着机翼吹风,下面是该同学在不考虑模型在水平方向的移动时对实验的结果做出的猜想,你认为的正确是( )
A.弹簧测力计A的示数增大,B的示数减小
B.弹簧测力计A的示数减小,B的示数增大
C.两个弹簧测力计的示数都增大
D.两个弹簧测力计的示数都减小
解析:如图所示,在接通电风扇之前,A、B两个弹簧测力计均有示数,说明弹簧都发生了形变。当接通电风扇后,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面的速度。因为流速越大的地方,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,结果弹簧测力计A示数会减小,弹簧测力计B示数会增大。故选:B。
答案:B
知识启示
通过飞机模型分析流体压强与流速的关系,流体压强与流速的关系,流速越大的地方,压强越小。
专项测训
1.直升飞机在螺旋桨的轰鸣声中不断上升,直升飞机受到升力的施力物体是( )
A.空气 B.驾驶员 C.螺旋桨 D.发动机
2.“高铁”是我国新四大发明之一。在高铁站站台上,标有一条安全线,乘客必须站在安全线之外候车,这是为了避免乘客被“吸”向列车发生事故。因为列车进站时车体附近( )
A.流速大,压强大 B.流速小,压强小
C.流速大,压强小 D.流速小,压强大
3.如图所示,将乒乓球放置于吹风机出风口的正上方,球会悬在空中,若将乒乓球稍微右移,放手后乒乓球将会( )
A.回到正上方 B.停在右边 C.往下掉落 D.往右移动
4.随着人们生活水平的提高,小汽车已经进入普通百姓家庭,如图关于小汽车的知识正确的是( )
A.汽车高速行驶时对地面的压力小于静止时对地面的压力
B.前挡风玻璃采用倾斜安装主要是为了减小空气阻力
C.轮胎上做有凹凸不平的花纹是为了减小与地面接触面积,从而减小摩擦力
D.使用安全带和安全气囊是为了减小惯性
5.根据流体压强与流速的关系,有些轿车的尾部安装了导流板,如图所示。它的作用主要是在轿车高速行驶时,增加车对地面的压力,提高车轮的抓地性能,那么导流板横截面的形状应是图中的( )
A. B. C. D.
6.下列实例中,利用“流体流速越大,压强越小”原理的是( )
A.飞行的飞艇 B.飞行的飞机 C.升空的热气球 D.发射的火箭
7.随着生活水平的提高,小轿车已进入千家万户,下列有关小轿车的说法中正确的是( )
A.司机及前排乘员行驶时系安全带可以减小惯性
B.行驶时以司机为参照物,轿车是静止的
C.行驶时车体上方空气对小车向下的压强大于车体下方空气向上的压强
D.人用力推静止的车但未推动,是因为人对车的推力小于路面对车的摩擦力
8.杜甫在《茅屋为秋风所破歌》中写道:“八月秋高风怒号,卷我屋上三重茅”。说的是大风掀起了屋顶,如图所示。这一现象可用下列哪一条解释( )
A.振动产生声音
B.力的作用是相互的
C.屋顶上方空气流速快,压强小,屋内空气不流动压强大,屋顶上下压力差将屋顶掀掉
D.运动和静止是相对的
9.一条小河边有一个河湾(如图所示),河边的渔民们每次捕鱼归来,总是习惯将渔船停靠在河湾与河道的交界处,并用缆绳固定,结果渔船会( )
A.向河道中漂去 B.向河湾中漂去
C.在原处不动 D.无法判断
10.在靠近桌面边沿的地方放一枚硬币,在硬币前架一个约2cm高的栏杆,在硬币上方沿着与桌面平行的方向用力吹一口气,硬币就能跳过栏杆,这是因为( )
A.硬币下方的压强比上方的压强大 B.硬币后面的压强比前面的压强大
C.硬币后面的压力比前面的压力大 D.硬币下方的空气密度比上方的大
11.如图所示的四种飞行器,在飞行时利用流体压强与流速关系获得升力的是( )
A. B. C. D.
12.海上舰艇护航队在距离较近时一般采用“前后”形式,而不采用“并排”形式,如图的实例与“舰艇并排行驶”产生的效果相同的是( )
A.用吸管吸饮料 B.盆景水位保持一定高度 C.壶嘴与壶身高度相同 D.向两纸间吹气
13.如图所示,在水平公路上,小汽车做匀速直线运动时与静止时相比较,下列说法正确的是( )
A.运动时对地面的压力小于静止时
B.运动时对地面的压力等于静止时
C.运动时地面对车的支持力等于静止时
D.运动时地面对车的支持力大于静止时
14.如图,把长20cm的左右的饮料吸管A插在盛水的杯子中,另一根吸管B的管口贴靠在A管的上端,现往B管中吹气,可以看到A管中的水面上升,这是由于( )
A.吹气时A管上方空气流速快压强小
B.吹气起时A管上方空气流速快压强大
C.吹气时杯中水面上方压强增大
D.吹气时杯中水面上方压强减小
15.如图所示,打开水龙头,使自来水流过玻璃管,则下面对a、b、c三处上方的水柱高度和A、B、C三处的压强说法正确的是( )
A.三处的水柱高度相同,压强一样大
B.a处的水柱高度与c处相同,但a处压强比c处大
C.b处的水柱高度最小,压强最小
D.a处的水柱高度最大,c处的水柱高度最小;a处的压强最大,b处的压强最小
16.下列对各种现象的描述,正确的是( )
A.吹气时两球相互远离 B.吹气时纸张会向上飞
C.吹气时A管中的水面下降 D.风吹过时伞面被向上“吸”
17.中国首款具有国际主流水准的干线客机C919在上海浦东国际机场成功首飞。“晴空一鹤拍云山,便引诗情到碧霄。”国产大型客机C919能够成功腾空而起的秘密在于机翼,如图是飞机机翼的截面图。则飞机在起飞过程中,下列说法正确的是( )
A.机翼上方空气流速比下方大,上方气体压强比下方大
B.机翼上方空气流速比下方大,上方气体压强比下方小
C.机翼上方空气流速比下方小,上方气体压强比下方大
D.机翼上方空气流速比下方小,上方气体压强比下方小
18.每逢国庆长假,全国的高速公路实行小客车免费通行,开车出行的人数明显增多。但高速上的交通事故也频频发生,交警提醒市民:为了减少事故发生,高速公路上汽车不要并排行驶。这是因为( )
A.车与车之间的空气流速小,压强大 B.车与车之间的空气流速小,压强小
C.车与车之间的空气流速大,压强小 D.车与车之间的空气流速大,压强大
19.科技小组的同学用3D打印机制作了四种模型,分别固定在支架上,放置于电子秤上,如图所示,用吹风机相同挡位正对模型从右向左水平吹风,其中电子秤示数可能明显减小的是( )
A.A B.B C.C D.D
20.据悉,我市地铁2号线东南段试营反响很好。在站内都会设置站台安全线(如图),与列车保持一定的距离,以保证乘客的安全。对于这一现象,下列解释正确的是( )
A.列车在行驶过程中,空气流动速度小,空气压强小
B.列车在行驶过程中,空气流动速度大,空气压强小
C.列车在行驶过程中,空气流动速度大,空气压强大
D.列车在行驶过程中,空气流动速度小,空气压强大
21.据报道:一女孩在火车急驶而来时,为躲避火车,便坐在距离铁轨很近的石坎上,并低头捂住耳朵,谁知强大的气流将女孩的长发卷起,将其拖入车底,女孩当场死亡。造成这一事故的原因是由于火车驶近时,靠近火车的地方空气流速 (选填“大”或“小”,下同),气体压强 ,气体压力差就会将人推向火车,引起事故。
22.如图1所示,当向两张纸中间吹气时,纸会向中间靠拢,这个实验现象说明:流体在流速越大的地方压强越 ,根据这一规律可制成图2所示装置,当向塑料管B中用力吹气时,细管A中液面将会 (选填“上升”、“下降”或“不动”)。
23.如图所示的飞机翼,机翼下方空气流速 (填“快”或“慢”),气体压强大;机翼上方空气流速 (填“快”或“慢”),气体压强小,于是机翼的上下表面就产生了 ,形成了飞机的升力。
24.生活处处有物理,留心观察皆学问。厨房中也包含着许多物理知识,如抽油烟机在工作时,由于转动的扇叶处气体的流速大,压强 ,从而在周围大气压的作用下将油烟压向扇口排出,高压锅煮饭熟得快时因为高压锅内气压大,水的沸点 。
25.开着窗时,当风沿着窗外的墙面吹过时,窗口悬挂的窗帘会飘向窗外,这是因为窗外的空气流速增大,气体压强 (选填“增大”、“减小”),使室内气压 (选填“大于”、“小于”)室外气压的缘故。
26.打开自来水龙头,使自来水流过如图1所示的玻璃管,在A、B、C三处,水的流速较大的是 处,压强较小的是 处(选填“A”“B”或“C”)。如图2所示,是喷雾器的原理示意图,当空气从小孔迅速流出,小孔附近空气的流速较大,压强 (填“大于”、“小于”或“等于”)容器里液面上方的空气压强,液体就沿细管上升,从管口中流出后,受气流的冲击,被喷成雾状。
27.如图是喷气式飞机,在飞行时,发动机向后高速喷出气体,飞机获得向前的推力,这 说明力的作用是 的;如图,飞机获得升力的原理是:气体流速越大,气体压强 (选填“越大”或“越小”);当飞机在高空飞行时,大气压减小,为了防止燃料沸腾,飞机使用沸点较 (选填“高”或“低”)的煤油作为燃料。
28.我们经常看到这样的现象:在无风的天气,汽车在马路上快速驶过以后,马路两边的树叶会随风飘动。如图所示,汽车向左行驶,马路两边的树叶会沿着 ( 选填“A“、“B“或“C“)方向飘动,该现象涉及的物理原理是 。
29.中新网转发了一组照片,向人们展示了一只灰鹅独特的飞行技艺。如图显示的就是这只灰鹅在突遇强风时,身体猛然转过180°,而头部却保持正常姿态的情形。使用这种“超级扭曲”的方式能使翅膀下方的空气流速 上方的空气流速(选填“大于”或“小于”),从而使灰鹅受到一个向 的作用力,能迅速降低飞行高度,使飞行更安全。
30.轿车多呈流线型外形如图所示。在快速行驶中不仅能使受到的气流阻力减小,还会因为汽车上方的流速比汽车下方气流流速快,使上方的压强比汽车下方压强 ,产生升力,因此也使汽车对地面压力变 ,从而使摩擦力变小。
31.在某兴趣小组的同学观察到:①飞机在起飞和航行时机翼的仰角不同;
②飞机越大其机翼越大。他们想探究“机翼获得升力的大小与机翼仰角、机翼面积有什么关系?”(注:机翼仰角为机翼下表面与水平面的夹角,机翼面积指机翼在水平面上投影的面积)他们利用塑料泡沫等材料自制了三个质量相同、形状相同、面积不同的机翼模型,把圆柱形空心笔穿过“机翼”并固定在“机翼”上,将一根金属杆从笔杆中穿过并上下固定,确保“机翼”能沿金属杆在竖直方向移动,将“机翼”挂在测力计的下方,实验装置如图所示。
机翼面积cm2测力计示数/N机翼仰角
275
395
566
0°(水平)
3.2
3.0
2.6
较小
3.0
2.9
2.4
较大
2.9
2.8
2.3
最大
3.1
2.9
2.7
(1)为了研究“机翼”获得的升力与仰角的关系,他们对同一个“机翼”吹风,并保持风速不变,只改变“机翼” 的大小,观察并记录测力计的示数,在其他条件相同时,更换面积不同的“机翼”重复上述实验,实验记录如表:(每次吹风前测力计示数均为3.5N)
(2)在上述实验中,吹风前后测力计示数的 即为“机翼”获得升力的大小;
(3)通过分析数据可以得出结论:当质量、形状、机翼面积和风速相同时,仰角增大,获得的升力 (选填“一定”或“不一定”)增大;当质量、形状、仰角和风速相同时,机翼面积越大,获得的升力越 ;
(4)实验时“机翼”沿金属杆上升,金属杆对笔杆有向 (填“上”或“下”)的摩擦力,因此测得的升力应 “机翼”实际获得的升力(填“大于”“等于”或“小于”)。
32.(1)将乒乓球放在漏斗的下面紧贴漏斗,从漏斗口向下吹气乒乓球不会落下来原因是?
(2)钢笔吸墨水时,把笔上的弹簧片按下后松开,墨水就被吸进橡胶管中原因是?
33.据报道,福州地铁将在5月18日进行试运营,这将有望缓解福州日益拥堵的交通。图为地铁进站时的图片,我们可以清楚的看到地上有一条醒目的黄线,乘客在等待上车时要站在黄线外等候,以免发生危险,试分析其中的道理。
参考答案
1.A; 2.C; 3.A; 4.A; 5.C; 6.B; 7.B; 8.C; 9.A; 10.A; 11.C; 12.D; 13.A; 14.A; 15.C; 16.D; 17.B; 18.C; 19.B; 20.B;
21.大;小;
22.小;上升;
23.慢;快;压力差;
24.小;高;
25.减小;大于;
26.B;B;小于;
27.相互;越小;高;
28.A;对于流体,流速大的地方压强小;
29.大于;下;
30.小;小;
31.仰角;变化量(或差值、减小量);不一定;大;下;小于;
32.解:(1)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,由此可知:气体流速越大,压强越小。
(2)钢笔吸墨水时,按下弹簧片排出管内空气,松开后管内气压小于大气压,墨水在大气压的作用下被压进橡皮管内。
33.答:地铁进站时,速度较快,使人身前的空气流速变快,则压强较小,人身后的压强大于人身前的压强,产生一个向内的压力差,使人有可能被“吸入”地铁内,造成危险。