.9.4 神奇的升力
题组1 流体压强与流速的关系
1.如图所示,将A、B两纸片的上端提起,让纸片自由下垂,当向纸片中间用力吹气时,两纸片会 (选填“向两边分开”“向中间靠拢”或“不动”),这是因为空气流速 ,压强 。(后两空均选填“增大”“减小”或“不变”)?
2. 如图所示,把纸条放在嘴边,用力沿纸条上方向前吹气,会发现纸条向上飘动。这是因为 ,从而推动纸条向上运动。?
3.如图(1)所示,静止时U形管两侧液面相平,下列选项包含图(2)中所有合理情形的是 ( )
A.乙、丁 B.甲、丙 C.乙、丙 D.甲、丁
4.如图所示,水平桌面上并排放置两个相同的小木块,当用细管沿水平方向对着木块间的狭缝中间快速吹气时 ( )
A.两木块都不受摩擦力
B.两木块受到的摩擦力大小相等、方向相同
C.两木块受到的摩擦力大小不等、方向相同
D.两木块受到的摩擦力大小相等、方向相反
5.如图所示的装置,蓄水槽与一根粗细不均匀的管道相连,在管道的不同部位分别装有底部连通的竖直管A、B,管道的另一端是一个阀门。若在蓄水槽中装入一定量的水,则下列说法中正确的是 ( )
A.当阀门关闭,水处于静止状态时,A、B管中的水柱高度不相同
B.当阀门打开水流动时,B管底部水流的速度比A管底部大一些
C.当阀门打开水流动时,A、B管底部水流的速度相同
D.当阀门打开水流动时,A管中的水柱比B管中的水柱要低一些
题组2 飞机的升力
6.利用如图所示的装置可探究机翼升力产生的原因,用鼓风机向模型左端吹气,观察到压强计两侧液面出现 ,这是由于通过机翼模型上方的空气流速 (选填“大”或“小”)、压强小造成的。?
7.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 ( )
8.飞机机翼截面的设计如图所示,能使飞机腾空而起的是 ( )
题组3 生活中流体压强与流速关系的应用
9. 如图所示是河水中的漩涡,漩涡边缘水的流速相对于中心处的流速较 ,压强较 ,从而形成压力差,导致周边物体易被“吸入”漩涡。?
10.“和谐号”动车组列车与和谐型大功率机车的上线,宣告我国动车组开始了第六次大提速。从科学的角度看,当列车进站时,乘客需站在安全线外的原因是 ( )
A.车与人之间的空气流速减小,压强增大
B.车与人之间的空气流速减小,压强减小
C.车与人之间的空气流速增大,压强增大
D.车与人之间的空气流速增大,压强减小
11.如图所示是龙卷风发生时的场景。龙卷风是一种强烈的、小范围的空气涡旋,在极不稳定的天气下,由空气强烈对流运动而产生,其实质就是高速旋转的气流。关于高速旋转的气流,下列说法中正确的是( )
A.气流内部压强大于外部压强
B.气流内部压强小于外部压强
C.气流内、外部的压强相等
D.气流内、外部压强关系不确定
12.我们在上学的路上,如果迎风走路或者骑车,一阵大风刮来时,我们无法用鼻子和嘴吸进空气,但可以向外吐气,当这阵风过去后又可恢复正常呼吸,其原因是 ( )
A.风大时,脸前空气压强变大,使人难以吸气
B.风大时,脸前空气压强变小,使人难以吸气
C.与气压无关,是人缺乏锻炼
D.风大时,脸前空气压强变大,所以容易向外吐气
13.如图所示,在雨中撑伞的行人,每当大风吹来,会有伞被向上“吸”的感觉,关于产生这一现象的主要原因,下列说法中正确的是 ( )
A.伞上方的空气流速大于下方
B.伞上方的空气流速小于下方
C.伞受到的空气浮力变大
D.伞受到的空气浮力变小
14.为改善地铁地下车站的通风状况,小明设计了抽气管道,利用地面横风实现自动抽气。为提高抽气效果,管道上方遮雨盖的形状应设计成图中的 ( )
15.流量表示单位时间内通过某一横截面的流体的体积,用字母Q表示,定义式为Q=Vt。
(1)如图甲所示,水流在粗细均匀的水平管道内向右匀速流动,设水流速度为v,管内
通道的横截面积为S。取一段管道AB,水从A端流到B端所用时间为t,则AB间水柱的体积V= (要求用S、v、t表示),根据定义可导出流量的表达式为Q= 。?
(2)如图乙所示的连通器,当阀门K关闭时,C、D两竖直细玻璃管中液面相平。打开阀门K,待水流稳定后,比较C、D玻璃管中的水面高度, 管中的水面较高。?
答案详析
1.向中间靠拢 增大 减小
解析: 当向下垂的两张纸中间吹气时,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,受到向内的压力大于向外的压力,纸在压力差的作用下向中间靠拢。
2.纸条上方空气流速大,压强小
解析: 沿纸条上方向前吹气时,纸条上方空气流速大,压强小,纸条在上、下压强(力)差的作用下向上飘动。
3.B
4.D 解析: 用细管沿水平方向对着木块间的狭缝中间快速吹气时,两个木块中间的空气流速变大,压强变小,小于木块外侧的大气压,产生了一个向内的压强差,两个木块将向中间靠拢,或者有向中间运动的趋势。根据摩擦力的方向与运动方向(运动趋势的方向)相反可知,两木块受到的摩擦力方向相反,都向外;又因为两木块相同,且在同一水平桌面上,所以摩擦力的大小应该相等。
5.B 解析: 当阀门关闭,水处于静止状态时构成连通器,此时A、B管中的水柱高度相同,故A错误;当阀门打开水流动时,底部横截面积越大,水的流速越小,A管底部水流的速度小于B管底部水流的速度,根据流体压强和流速的关系可知,流体流速越大,压强越小,所以B处的压强小,水柱的高度低,故B正确。
6.高度差 大 解析: 由于模型做成上凸下平的形状,同一股气流在相同的时间内,通过模型的上方和下方,上方气流通过时经过的路程长,速度大,压强小;下方气流通过时经过的路程短,速度小,压强大;模型下方压强大于上方压强,故压强计右侧液面高度高,左侧液面高度低,即压强计两侧液面出现高度差。
7.C 8.A
9.小 大
解析: 流体的压强与流速有关,流速越大,压强越小,流速越小,压强越大,漩涡边缘水的流速相对于中心处的流速较小,压强较大,从而形成指向漩涡中心的压力差,导致周边物体易被“吸入”漩涡。
10.D 解析: 高速列车经过时,人离列车比较近,列车的速度很大,造成人和列车之间的空气流动速度很大,压强减小,人外侧的空气流速小,压强大,人在压强差的作用下,受到一个推向列车的力,会造成事故。
11.B 解析: 龙卷风的实质就是高速旋转的气流,内部气流的流速大、压强小,外部气流的流速小、压强大,即气流内部压强小于外部压强,所以会把地面上的物体“吸”走,故B正确。
12.B 解析: 一阵大风刮来,我们很难用嘴和鼻子吸气,但可以向外吐气,这是因为刮风使脸前的空气流速变大,压强变小,体内气体压强大于脸前气体压强,所以很难吸进气体,但可以吐出气体。
13.A
14.B 解析: 分析题意可知,这里是想利用地面横风实现自动抽气,结合图中的设计图可以看出,主要是利用了流体压强与流速的关系,只有当管道口上方的空气流速大、压强小,下方的空气流速小、压强大时,才有可能实现自动抽气,因此,遮雨盖的形状应符合靠近管道口的一面向外凸起,使空气流过时速度变大,压强变小,故图B符合要求。
15.(1)Svt Sv (2)C 解析: (1)水在管道内流过的距离l=vt,所以水柱的体积V=Sl=Svt;因为Q=Vt,所以Q=Svtt=Sv。
(2)C管底端水平管道横截面积比D管底端的大,C管底端水的流动速度小,产生的压强大,能支持的水柱就高,所以C管中的水面较高。