初中人教版第九章 压强9.4 流体压强与流速的关系课后测评
展开知识点讲解
1、流体压强与流速的关系
(1)流体:流动的物体,指的是液体和气体;
(2)液体压强与流速的关系:在气体和液体中,流速越大的位置压强越小。
2、飞机升力的产生原因
(1)飞机的升力的产生:飞机的机翼通常都做成上面凸起、下面平直的形状;
(2)当飞机在机场跑道上滑行时,流过机翼上方的空气速度快、压强小,流过机翼下方的空气速度慢、压强大;
(3)机翼上下方所受的压力差形成向上的升力。
3、流体压强与流速的关系探究实验
(1)根据流体压强与流速的关系“流速大,压强小,流速小,压强大”的原理进行实验。
(2)气体、液体都可以流动,流动流体的压强大小跟流体的流速有关系的实验很多,例如:吹不散的气球
(3)实验器材:细木杆(1米长左右)1根气球2个 细线2根
(4)实验步骤:
①把两个气球充满气,用细线把气球口扎紧.
②把细杆的两端放在离地面1 米高的支撑物上,使木杆保持水平.
③用细线把两气球悬挂在木杆上,使两个气球的高度一致,相距约30厘米.(如图所示)
④两个气球静止时,用嘴向两气球中间吹气,两气球会相互远离吗?实验现象:气流从两气球中间流过时,两气球会相互靠近
典例分析+变式训练
考点1 流体压强与流速的关系
【典例1-1】如图所示的四个实例中,不能用“流体压强与流速的关系”来解释的是( )
A.自制简易喷雾器B.孔明灯飘在空中
C.飞机机翼上面凸起D.站台边设置的安全线
【典例1-2】如图所示,两支并排摆放的蜡烛,点燃其中一支,用吸管在两蜡烛间吹气,蜡烛间的流速变快,压强 (选填“变大”、“变小”或“不变”),点燃蜡烛的火焰 (选填“远离”或“靠近”)另一支蜡烛。
【变式1-1】下列情境中,利用了“流体压强与流速的关系”原理的是( )
A.拦河坝上窄下宽B.吹气乒乓球不下落
C.用吸管喝饮料D.人能漂浮在死海
【变式1-2】如图甲、乙是小科学习了气压相关知识后所做的两个实验。请回答:
(1)如甲图所示,用手握着两张纸,让纸自由下垂。在两张纸的中间向下吹气时,两张纸会 (填“向中间运动”、“向两边运动”或“保持竖直”)。
(2)如图乙所示,用大、小两个塑料瓶制作成的装置来模拟风的形成。实验中,蜡烛与线香均处于点燃状态。则图乙中C点线香烟雾的飘动方向为 (填数字)。
【变式1-3】如图所示,是草原犬鼠洞穴纵剖面示意图。洞穴有两个出口,为了改善洞穴内的通风环境,犬鼠在一个洞口堆起土堆。
(1)由于洞口B堆起土堆空气流速快,空气将从洞口 流入(填“A”或“B”)。
(2)请写出上述现象的理由 。
考点2 飞机升力的产生原因
【典例2-1】下列说法正确的是( )
A.飞机升力是由于机翼上表面的空气流速大于下表面的空气流速而产生的
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减小
C.菜刀的刀刃薄,是通过减小受力面积来增大压力的
D.托里拆利实验首次验证了大气压强的存在
【典例2-2】如图这是翼装运动员表演时的情景,翼装的形状与机翼相似,这是利用空气流速快的位置压强 来获得升力。当运动员在空中盘旋时,他受到的力为 (选填“平衡力”或“非平衡力”);若某时刻运动员所受外力全部消失,他将做 运动。
【变式2-1】2022年4月,中国大飞机运20机群飞跃了半个地球运送物资(如图所示),展示了强大的投放能力。下列物体产生升力的原理与运20的机翼产生升力的原理最相似的是( )
A.飞鸟翅膀B.火箭
C.气象探测气球D.降落伞
【变式2-2】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。
考点3 流体压强与流速的关系探究实验
【典例3-1】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.将两塑料杯的底都剪去,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.在上面的塑料杯底开一个孔,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
【典例3-2】如图是探究“流体压强与流速的关系”实验装置。
(1)如图甲U形管ab的上端开口,底部互相连通,物理学上称之为 ,在实验前ab两管内液面 (选填“相平”或“不相平”)。
(2)实验时从管口c处往里吹气,则b管上方的气流速度 (选填“大于”“等于”或“小于”)a管上方的气流速度,它们之间的气压差导致a管内液面 (选填“上升”“不变”或“下降”)。
(3)在如图乙装置中,如直接用嘴衔住细管e上端能将水吸上来,这是利用了 。当从细管d左端管口用力吹气时,细管e内液面会 ,当用抽气机从细管d左端管口快速抽气时,细管e内液面会 。(后两空均选填“上升”“不变”或“下降”)
【变式3-1】物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。为了探究“当流体处于流动状态时,其内部各处的压强规律”,小李同学将粗细不同的玻璃管装置接到水流稳定的自来水管上,当水在玻璃管中流动时,实验现象如图(a)所示,A处流速小,B处流速大;比较两根竖直管中水面的高度,可知A处压强 B处压强(选填“大于”“等于”“小于”)。
(1)根据上述信息,请写出流体压强与流速的关系: 。
(2)小李同学又自制了一个飞机机翼模型,将其固定在托盘测力计上,如图(b)所示,在机翼模型的正前方用电扇迎面吹风来模拟飞机飞行时的气流,观察到测力计的示数变小了,原因是: 。
(3)下列生活实例中,能利用上述的规律解释的是
A.飞艇可以停在空中一定高度处
B.将氢气球放手后,它会飘向空中
C.两艘船并列高速行驶时,易发生碰撞
【变式3-2】如图甲所示,通过吸管向右水平吹气,玻璃管内红墨水液面上升,原因是 。如图乙是一个气压计,当把此装置(温度不变)从山脚带到山顶时,发现玻璃管内液面 (选填“升高”“降低”或“不变”),红墨水对瓶底产生的液体压强会 (选填“变小”“不变”或“变大”),瓶底对水平地面压强(假设g不变) (选填“变小”“不变”或“变大”)。
巩固训练
一、选择题。
1.(2023•黑龙江模拟)如图所示是与压强知识相关的现象及应用,其中分析不正确的是( )
A.对着B管吹气,A管内液柱升高,说明空气流速越大的地方压强越小
B.将自制气压计从山顶移到山脚,管内液柱逐渐下降,说明外界气压变大
C.关闭下游阀门B,打开上游阀门A,闸室和上游水道构成连通器
D.塑料挂钩的吸盘能贴在玻璃表面挂住毛巾等物品,是因为玻璃对吸盘的摩擦力大于吸盘和毛巾的总重力
2.(2023•河南模拟)在实验中,常用胶头滴管吸取药液。下列现象中,“吸”的物理原理与其相同的是( )
A.穿在身上的化纤衣服容易“吸”灰尘
B.磁铁可以“吸”引大头针等铁制品
C.中医理疗拔火罐时,玻璃罐“吸”在皮肤上
D.车快速驶过,尘土被“吸”向车的尾部
3.(2023春•宿迁期末)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.直升机B.热气球
C.火箭D.客机
二、填空题。
4.(2023•琼海二模)有些小轿车的尾部设计有“导流板”(倒置的“翅膀”),高速行驶时,气流对导流板上表面的压强 (选填“小于”、“等于”或“大于”)对板下表面的压强,从而使汽车行驶更加平稳。托里拆利实验首先测出了一个标准大气压跟 高的汞柱产生的压强大小正好相等。
5.(2023春•天府新区期末)如图是我国自主研制、世界上最大的水陆两栖飞机“鲲龙AG600”,它利用流体流速大的地方压强 来获得升力;飞机飞行高度越高,空气越稀薄,气压越 。
6.(2023春•新洲区期中)如图是我国研制的大客机C919,技术已达到国际先进水平,翼载达500千克/米2(翼载是指飞机的最大起飞质量与机翼面积的比值),翼展(飞机的最大宽度)约为36米。下表是飞机的部分技术参数。
(1)客机在飞行时,机翼上表面空气流速 ,压强 ,因此获得向上的升力。
(2)客机在气压为2.5×104Pa左右的万米高空时,机体1m2面积上承受内外气体的压力差约为 N,方向指向 (选填“舱内”或“舱外”)。
7.(2023•雨山区校级二模)北京某科技馆内,有一个风洞实验室,一架模型飞机固定在托盘测力计上(如图所示)。无风时,托盘测力计示数为25N;当迎面吹着飞机的风速达到30m/s时,托盘测力计的示数为7N,是因为
。
三、实验探究题。
8.(2023•深圳模拟)“飞机迷”小王学习了流体压强知识后,他想探究飞机升力大小与哪些因素有关。他猜想:升力大小与机翼形状、飞机飞行速度和飞机的迎角(机翼轴线与水平气流方向的夹角)有关。
(1)小王制作了如图甲所示的飞机机翼模型,机翼做成该形状的原因是流体流速大处压强 ,从而获得向上的升力;
(2)他利用如图乙和丙的电风扇、升力测力计、飞机模型进行实验探究。在探究升力与迎角的关系时,按以下步骤进行:
①调节使风扇风速最大,并使飞机模型的迎角为0°,记录测力计的示数,多次实验求平均值;
②改变迎角大小,重复步骤①并计算升力平均值;
③得到“升力与迎角的关系”的图像如图丁。由图像可知:飞机速度一定时,迎角增大,升力会 (填序号);
A.逐渐变大 B.逐渐变小 C.先增大后减小 D.先减小后增大
(3)小王若要进一步研究“飞机的升力与其飞行速度的关系”,只需要控制该模型的
不变,通过调节风扇吹出风的 来改变飞机模型的飞行速度,实验数据如下表。此时若以风为参照物,飞机是 (选填“运动”或“静止”)的;
(4)资料显示:本实验结论与实际相符,若某飞机以80km/h做水平匀速直线飞行,迎角为θ1,后来以500km/h做水平匀速直线飞行时的迎角为θ2(θ1、θ2在15°和20°之间),则θ1 θ2(选填“>”“<”或“=”)。
9.(2023•西城区校级模拟)如图所示的装置上方为一个粗细不均匀的两头开口的玻璃管,管下连通一个装有红墨水的U形管AB。当用吹风机向玻璃管中吹风时,A管液面上升,这个现象产生的原因是 。
最大起飞质量
72.5t
巡航速度
920km/时h
客舱内气压
8.0×104Pa
发动机巡航推力
3.6×104N
挡位
弱风
中风
强风
升力/N
2
5
9
9.4 流体压强与流速的关系(考点解读)(解析版)
知识导航
知识点讲解
1、流体压强与流速的关系
(1)流体:流动的物体,指的是液体和气体;
(2)液体压强与流速的关系:在气体和液体中,流速越大的位置压强越小。
2、飞机升力的产生原因
(1)飞机的升力的产生:飞机的机翼通常都做成上面凸起、下面平直的形状;
(2)当飞机在机场跑道上滑行时,流过机翼上方的空气速度快、压强小,流过机翼下方的空气速度慢、压强大;
(3)机翼上下方所受的压力差形成向上的升力。
3、流体压强与流速的关系探究实验
(1)根据流体压强与流速的关系“流速大,压强小,流速小,压强大”的原理进行实验。
(2)气体、液体都可以流动,流动流体的压强大小跟流体的流速有关系的实验很多,例如:吹不散的气球
(3)实验器材:细木杆(1米长左右)1根气球2个 细线2根
(4)实验步骤:
①把两个气球充满气,用细线把气球口扎紧.
②把细杆的两端放在离地面1 米高的支撑物上,使木杆保持水平.
③用细线把两气球悬挂在木杆上,使两个气球的高度一致,相距约30厘米.(如图所示)
④两个气球静止时,用嘴向两气球中间吹气,两气球会相互远离吗?实验现象:气流从两气球中间流过时,两气球会相互靠近
典例分析+变式训练
考点1 流体压强与流速的关系
【典例1-1】如图所示的四个实例中,不能用“流体压强与流速的关系”来解释的是( )
A.自制简易喷雾器B.孔明灯飘在空中
C.飞机机翼上面凸起D.站台边设置的安全线
【答案】B。
【解答】解:A、当向管中快速打气时,空气从喷筒快速流出,致使喷筒中的压强小;吸管下方还受到大气压的作用,液体在大气压作用下升高而喷出,是因为流速大的地方压强小,故A不符合题意;
B、孔明灯是利用浮力升空的,浮力大于重力,孔明灯才能升空,故B符合题意;
C、飞机的机翼上面凸起,故飞机在运动时,其机翼上方的空气流速快,压强小,而机翼下方的空气流速慢,压强大,故机翼受到一个向上的升力,所以飞机能起飞,故C不符合题意;
D、当火车驶过车站时,安全线以内的地方空气流速增大压强减小。人外侧受到的压强大于内侧受到的压强,人被压向列车,容易发生交通事故,所以火车站的站台设置安全线,故D不符合题意。
故选:B。
【典例1-2】如图所示,两支并排摆放的蜡烛,点燃其中一支,用吸管在两蜡烛间吹气,蜡烛间的流速变快,压强 变小 (选填“变大”、“变小”或“不变”),点燃蜡烛的火焰 靠近 (选填“远离”或“靠近”)另一支蜡烛。
【答案】变小;靠近。
【解答】解:根据流速与压强的关系知:流体流速越大的地方压强越小。用吸管在两蜡烛间吹气,蜡烛间的流速变快,压强变小,小于两蜡烛外侧的气压,故点燃蜡烛的火焰靠近另一支蜡烛。
故答案为:变小;靠近。
【变式1-1】下列情境中,利用了“流体压强与流速的关系”原理的是( )
A.拦河坝上窄下宽B.吹气乒乓球不下落
C.用吸管喝饮料D.人能漂浮在死海
【答案】B。
【解答】解:A、液体内部压强随着深度的增加而增大,即越往下面,河水的压强越大,所以拦河坝设计成下宽上窄,故A不符合题意;
B、对着漏斗吹气,乒乓球上方的空气流速变大,压强变小,小于下部的气压,产生了一个向上的压强差,将乒乓球托住,故B符合题意;
C、用吸管喝饮料,吸气时吸管内的气压减小,饮料在大气压作用下进入嘴里,这是利用大气压的结果,故C不符合题意;
D、根据物体浮沉条件可知,人能漂浮在死海中,人的密度小于海水的密度,故D不符合题意。
故选:B。
【变式1-2】如图甲、乙是小科学习了气压相关知识后所做的两个实验。请回答:
(1)如甲图所示,用手握着两张纸,让纸自由下垂。在两张纸的中间向下吹气时,两张纸会 向中间运动 (填“向中间运动”、“向两边运动”或“保持竖直”)。
(2)如图乙所示,用大、小两个塑料瓶制作成的装置来模拟风的形成。实验中,蜡烛与线香均处于点燃状态。则图乙中C点线香烟雾的飘动方向为 1 (填数字)。
【答案】(1)向中间运动;(2)1。
【解答】解:(1)在两张纸的中间向下吹气时,两张纸的中间空气流速增大,压强减小,纸外侧的压强不变,纸在压力差的作用下向中间运动;
(2)大瓶内空气受热膨胀,密度减小,瓶内空气上升,造成空气流动,故空气从小瓶流往大瓶,即线香烟雾的飘动方向为1。
故答案为:(1)向中间运动;(2)1。
【变式1-3】如图所示,是草原犬鼠洞穴纵剖面示意图。洞穴有两个出口,为了改善洞穴内的通风环境,犬鼠在一个洞口堆起土堆。
(1)由于洞口B堆起土堆空气流速快,空气将从洞口 A 流入(填“A”或“B”)。
(2)请写出上述现象的理由 流体在流速大的地方压强小。 。
【答案】(1)A;流(2)体在流速大的地方压强小。
【解答】解:
(1)等质量的空气在相同的时间内通过出口的上表面,由于A出口平直,B出口向上突起,所以空气通过A出口上表面的流速小,压强大;
通过B出口上表面的流速大,压强小,在两个出口间形成一个向右的压强差,因此,空气将从洞口A流入洞穴,给犬鼠带去了习习凉风。
(2)犬鼠的这个洞穴通风包含的物理道理是:流体在流速大的地方压强小。
故答案为:(1)A;流(2)体在流速大的地方压强小。
考点2 飞机升力的产生原因
【典例2-1】下列说法正确的是( )
A.飞机升力是由于机翼上表面的空气流速大于下表面的空气流速而产生的
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减小
C.菜刀的刀刃薄,是通过减小受力面积来增大压力的
D.托里拆利实验首次验证了大气压强的存在
【答案】A。
【解答】解:A、飞机机翼为流线型,即上方为凸型,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;
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错误;
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;
D、托里拆利实验可以测量大气压强的值,故D错误;
故选:A。
【典例2-2】如图这是翼装运动员表演时的情景,翼装的形状与机翼相似,这是利用空气流速快的位置压强 小 来获得升力。当运动员在空中盘旋时,他受到的力为 非平衡力 (选填“平衡力”或“非平衡力”);若某时刻运动员所受外力全部消失,他将做 匀速直线 运动。
【答案】小;非平衡力;匀速直线。
【解答】解:(1)翼装上表面弯曲,下表面较平,上方空气流速越大,压强越小;下方空气流速越小,压强越大,使翼装上下表面存在向上的压强差,从而获得向上的升力;
(2)当运动员在空中匀速盘旋时,其运动的方向发生了变化,处于非平衡状态,他受到的力为非平衡力;
(3)根据牛顿第一定律,若某时刻运动员所受外力全部消失,他将做匀速直线运动。
故答案为:小;非平衡力;匀速直线。
【变式2-1】2022年4月,中国大飞机运20机群飞跃了半个地球运送物资(如图所示),展示了强大的投放能力。下列物体产生升力的原理与运20的机翼产生升力的原理最相似的是( )
A.飞鸟翅膀B.火箭
C.气象探测气球D.降落伞
【答案】A。
【解答】解:飞机机翼为上方为凸型,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;
鸟的翅膀与飞机机翼形状相同,与飞机机翼的原理相同;火箭是利用物体间力的作用是相互的原理工作的;气象探测气球利用的是浮力;降落伞利用是空气的的阻力,故A正确。
故选:A。
【变式2-2】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 相互 的;如图,飞机获得升力的原理是:气体流速越大,气体压强 越小 (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 高 (选填“高”或“低”)的煤油作为燃料。
【答案】相互;越小;高。
【解答】解:(1)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,这是利用物体间力的作用是相互的原理;
(2)飞机获得升力的原理是:机翼的上方空气的流速越大,气体压强小,而机翼下方的空气流速小,压强大,使得飞机受到一个向上的压力,使得飞机获得升力;
(3)当飞机在高空飞行时,大气压减小,为了防止燃料沸腾,飞机使用沸点较高的煤油作为燃料。
故答案为:相互;越小;高。
考点3 流体压强与流速的关系探究实验
【典例3-1】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.将两塑料杯的底都剪去,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.在上面的塑料杯底开一个孔,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
【答案】A。
【解答】解:A、将两塑料杯的底都剪去,杯子不会飞出去,只是杯中有向上的气流,这样既不能说明上杯口流速大,压强小也不能说明吹气时有气体进入下面的杯子中将上面的杯子顶上来,故A符合题意;
BC、无论是在上面的塑料杯底开一个孔还是将下面的塑料杯的底剪去都能使上面杯子内外的气压相同,不可能是因为“吹气时有气体进入下面的杯子中将上面的杯子顶上来”;故BC不符合题意;
D、上杯口低于下杯口,导致上杯口空气流速与上杯底空气流速都小,近似为0,不存在压强大小问题,如果再飞出,说明有气体进入下杯中将上杯顶起来,故方案可行,故D不符合题意。
故选:A。
【典例3-2】如图是探究“流体压强与流速的关系”实验装置。
(1)如图甲U形管ab的上端开口,底部互相连通,物理学上称之为 连通器 ,在实验前ab两管内液面 相平 (选填“相平”或“不相平”)。
(2)实验时从管口c处往里吹气,则b管上方的气流速度 小于 (选填“大于”“等于”或“小于”)a管上方的气流速度,它们之间的气压差导致a管内液面 上升 (选填“上升”“不变”或“下降”)。
(3)在如图乙装置中,如直接用嘴衔住细管e上端能将水吸上来,这是利用了 大气压 。当从细管d左端管口用力吹气时,细管e内液面会 上升 ,当用抽气机从细管d左端管口快速抽气时,细管e内液面会 上升 。(后两空均选填“上升”“不变”或“下降”)
【答案】(1)连通器;相平;(2)小于;上升;(3)大气压;上升;上升。
【解答】解:(1)U形管ab的上端开口,底部互相连通是连通器,在实验前ab两管内液体在不流动时液面相平;
(2)如果在右端c处往装置里急吹气,b处比a处粗,导致b管上方气流速度小于a管上方的气流速度,b管与a管的水面上方形成气压差,U形管中a管水面上升;
(3)将e管插入装有水的杯中,用嘴衔住e管的上端能将水吸上来是因为吸水时,吸管内气压减小小于外界大气压,在大气压的作用下水被压入吸管;往d管中吹气,吸管e上方空气的流速增大,压强减小,e管中液体受到向上的压强大于向下的压强,液面上升;当用抽气机从细管d左端管口快速抽气时,细管e的管口流速大压强小,管内液体在大气压作用下会上升,因此液面会上升。
故答案为:(1)连通器;相平;(2)小于;上升;(3)大气压;上升;上升。
【变式3-1】物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。为了探究“当流体处于流动状态时,其内部各处的压强规律”,小李同学将粗细不同的玻璃管装置接到水流稳定的自来水管上,当水在玻璃管中流动时,实验现象如图(a)所示,A处流速小,B处流速大;比较两根竖直管中水面的高度,可知A处压强 大于 B处压强(选填“大于”“等于”“小于”)。
(1)根据上述信息,请写出流体压强与流速的关系: 流体流速大,压强就小 。
(2)小李同学又自制了一个飞机机翼模型,将其固定在托盘测力计上,如图(b)所示,在机翼模型的正前方用电扇迎面吹风来模拟飞机飞行时的气流,观察到测力计的示数变小了,原因是: 机翼上凸下平,上方流速比下方大,上方压强小于下方,所以机翼获得向上的升力,使测力计示数变小 。
(3)下列生活实例中,能利用上述的规律解释的是 C
A.飞艇可以停在空中一定高度处
B.将氢气球放手后,它会飘向空中
C.两艘船并列高速行驶时,易发生碰撞
【答案】大于;(1)流体流速大,压强就小;(2)机翼上凸下平,上方流速比下方大,上方压强小于下方,所以机翼获得向上的升力,使测力计示数变小。(3)C。
【解答】解:图a中,A处流速小,B处流速大;右管上方的液柱低说明压强小,可知A处压强大于B处压强;
(1)在水的流量一定时,管子越细,水的流速就越大;由此得出流体压强与流速的关系:流速越大,压强越小。
(2)电扇转动后,气流会流经飞机机翼模型,机翼模型上方凸,空气通过的路程长,流速大,向下的压强小;机翼模型下方平,空气通过的路程短,流速小,向上的压强大,从而形成了一个向上的压强差,使测力计读数变小。
(3)A、飞艇可以停在空中一定高度处,是受到的浮力和重力相平衡,与流体压强无关。故A错误。
B、将氢气球放手后,它会飘向空中,是受到浮力的作用,与流体压强无关,故B错误。
C、两艘船并列高速行驶时,易发生碰撞,是因为两艘船之间的水流速加快,压强减小,船外侧水压大于两艘船之间的水压造成的,故C正确。
故答案为:大于;(1)流体流速大,压强就小;(2)机翼上凸下平,上方流速比下方大,上方压强小于下方,所以机翼获得向上的升力,使测力计示数变小。(3)C。
【变式3-2】如图甲所示,通过吸管向右水平吹气,玻璃管内红墨水液面上升,原因是 气体流速越大,压强越小 。如图乙是一个气压计,当把此装置(温度不变)从山脚带到山顶时,发现玻璃管内液面 升高 (选填“升高”“降低”或“不变”),红墨水对瓶底产生的液体压强会 变大 (选填“变小”“不变”或“变大”),瓶底对水平地面压强(假设g不变) 不变 (选填“变小”“不变”或“变大”)。
【答案】气体流速越大,压强越小;升高;变大;不变。
【解答】解:当向管上方吹气时,发现玻璃管内液面上升,液柱压强增大,而瓶内气体压强不变,则玻璃管上方的气体压强减小,说明流速越大,压强越小。
把气压计从山脚带到山顶,瓶内空气的压强不变,而外界大气压随高度的增大而减小,此时,会有一部分水被压入玻璃管中,因此管内的水柱的高度会升高。
当管内的水柱高度增加时,水深增加,由p=ρgh知,当液体密度ρ一定时,h越大,p值越大,因此水对容器底的压强变大。
在g不变的情况下,带玻璃管的瓶子以及内部的液体质量不变,总重力不变,则对地面的压力不变,接触面积也不变的情况下,根据p=可知,瓶底对地面的压强不变。
故答案为:气体流速越大,压强越小;升高;变大;不变。
巩固训练
一、选择题。
1.(2023•黑龙江模拟)如图所示是与压强知识相关的现象及应用,其中分析不正确的是( )
A.对着B管吹气,A管内液柱升高,说明空气流速越大的地方压强越小
B.将自制气压计从山顶移到山脚,管内液柱逐渐下降,说明外界气压变大
C.关闭下游阀门B,打开上游阀门A,闸室和上游水道构成连通器
D.塑料挂钩的吸盘能贴在玻璃表面挂住毛巾等物品,是因为玻璃对吸盘的摩擦力大于吸盘和毛巾的总重力
【答案】D。
【解答】解:A、向吸管口吹气时,管口上方空气流速大,大气压强变小,管内的液柱在大气压力作用下上升,说明空气流速越大的地方压强越小,故A正确;
B、从山顶到山脚的过程中,外界大气压变大,在大气压的作用下,管内液柱逐渐下降,故B正确;
C、图中关闭下游阀门B,打开上游阀门A,闸室和上游上端开口,底部连通,构成连通器,故C正确;
D、塑料挂钩的吸盘能贴在玻璃表面挂住毛巾等物品,说明吸盘和毛巾处于静止状态,此题玻璃对吸盘的摩擦力与吸盘和毛巾的总重力是一对平衡力,二者大小相等,故D错误。
故选:D。
2.(2023•河南模拟)在实验中,常用胶头滴管吸取药液。下列现象中,“吸”的物理原理与其相同的是( )
A.穿在身上的化纤衣服容易“吸”灰尘
B.磁铁可以“吸”引大头针等铁制品
C.中医理疗拔火罐时,玻璃罐“吸”在皮肤上
D.车快速驶过,尘土被“吸”向车的尾部
【答案】C。
【解答】解:用胶头滴管吸取药液,要先把滴管橡胶内的空气挤出,在外界大气压的作用下,药液就被压进滴管里;
A、穿在身上的化纤衣服容易“吸“灰尘,因为化纤衣服摩擦起电后带静电,会吸引轻小物体,与大气压无关,故A不符合题意;
B、磁铁具有磁性,它能吸引钉子、大头针等铁制品,不是大气压引起的,故B不符合题意;
C、拔火罐使用时,先把酒精在罐内烧一下,罐内空气受热排出,此时迅速把罐扣在皮肤上,使罐内气体温度升高,等到罐内的空气冷却后压强降低,小于外面的大气压,外面的大气压就将罐紧紧地压在皮肤上,所以这是由于大气压引起的,故C符合题意;
D、汽车驶过的地方空气流动速度大,压强小,其它地方的空气流速小压强大,灰尘在内外压强差的作用下被压向汽车,不是利用大气压,故D不符合题意。
故选:C。
3.(2023春•宿迁期末)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.直升机B.热气球
C.火箭D.客机
【答案】D。
【解答】解:A、直升机的螺旋桨给气体一个向下的力,由于物体间力的作用是相互的,气体给螺旋桨一个向上的力,使得直升机能飞起来,不是利用流体压强与流速关系,故A不符合题意。
B、热气球上升时,热气球受到的浮力大于重力,不是利用流体压强与流速关系,故B不符合题意。
C、火箭喷出燃气,火箭给燃气一个向下的力,物体间力的作用是相互的,燃气给火箭一个向上的力,推动火箭上升,不是利用流体压强与流速关系,故C不符合题意。
D、客机飞行时,飞机的机翼上凸下平,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,飞机受到向上的升力作用,故D符合题意。
故选:D。
二、填空题。
4.(2023•琼海二模)有些小轿车的尾部设计有“导流板”(倒置的“翅膀”),高速行驶时,气流对导流板上表面的压强 大于 (选填“小于”、“等于”或“大于”)对板下表面的压强,从而使汽车行驶更加平稳。托里拆利实验首先测出了一个标准大气压跟 760mm 高的汞柱产生的压强大小正好相等。
【答案】大于;760mm。
【解答】解:(1)根据流体压强与流速的关系可知,高速行驶时,导流板上方空气流速慢、压强大,下方空气流速快、压强小,气流对导流板上表面的压强大于对导流板下表面的压强,从而使汽车的行驶更加平稳;
(2)一个标准大气压的大小是1.013×105Pa,跟760mm高的汞柱产生的压强相等。
故答案为:大于;760mm。
5.(2023春•天府新区期末)如图是我国自主研制、世界上最大的水陆两栖飞机“鲲龙AG600”,它利用流体流速大的地方压强 小 来获得升力;飞机飞行高度越高,空气越稀薄,气压越 低 。
【答案】小;低。
【解答】解:(1)两栖飞机的机翼上凸下平,飞行时,上方空气流速大、压强小,下方空气流速小、压强大,从而产生向上的升力;
(2)由大气压与高度的关系可知,高度越高,空气越稀薄,气压越低。
故答案为:小;低。
6.(2023春•新洲区期中)如图是我国研制的大客机C919,技术已达到国际先进水平,翼载达500千克/米2(翼载是指飞机的最大起飞质量与机翼面积的比值),翼展(飞机的最大宽度)约为36米。下表是飞机的部分技术参数。
(1)客机在飞行时,机翼上表面空气流速 大 ,压强 小 ,因此获得向上的升力。
(2)客机在气压为2.5×104Pa左右的万米高空时,机体1m2面积上承受内外气体的压力差约为 5.5×104 N,方向指向 舱外 (选填“舱内”或“舱外”)。
【答案】(1)大;小;(2)5.5×104;舱外。
【解答】解:(1)机翼的形状“上凸下平”,迎面吹来的气流被机翼分成上下两部分,机翼上方的空气流速大,压强小;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,从而获得向上的升力;
(2)在万米高空,机舱外的大气压为2.5×104Pa,客舱内的气压为8×104Pa,
则机体1m2面积上承受内外气压的压力差:△F=F向外﹣F向内=p内S﹣p外S=(8×104Pa﹣2.5×104Pa)×1m2=5.5×104N;
由于里面的气压大于外界的气压,故压力的方向是指向舱外的。
故答案为:(1)大;小;(2)5.5×104;舱外。
7.(2023•雨山区校级二模)北京某科技馆内,有一个风洞实验室,一架模型飞机固定在托盘测力计上(如图所示)。无风时,托盘测力计示数为25N;当迎面吹着飞机的风速达到30m/s时,托盘测力计的示数为7N,是因为 对飞机吹风时,由于机翼都做成上凸下平的形状,使得飞机机翼受到了一个向上的压力差,使得托盘测力计的示数变小 。
【答案】对飞机吹风时,由于机翼都做成上凸下平的形状,使得飞机机翼受到了一个向上的压力差,使得托盘测力计的示数变小。
【解答】解:无风时,托盘测力计示数为25N,说明飞机受到的重力为25N,对飞机吹风时,由于机翼都做成上凸下平的形状,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,所以机翼上方的流速就大于机翼前方的流速;而下表面平直,因此机翼下方的流速大致等于前方的流速,从而可以知道,机翼下方的流速就小于机翼上方的流速,所以机翼上方的压强小于机翼下方的压强,这样就产生了作用在机翼上的向上的升力。
故答案为:对飞机吹风时,由于机翼都做成上凸下平的形状,使得飞机机翼受到了一个向上的压力差,使得托盘测力计的示数变小。
三、实验探究题。
8.(2023•深圳模拟)“飞机迷”小王学习了流体压强知识后,他想探究飞机升力大小与哪些因素有关。他猜想:升力大小与机翼形状、飞机飞行速度和飞机的迎角(机翼轴线与水平气流方向的夹角)有关。
(1)小王制作了如图甲所示的飞机机翼模型,机翼做成该形状的原因是流体流速大处压强 小 ,从而获得向上的升力;
(2)他利用如图乙和丙的电风扇、升力测力计、飞机模型进行实验探究。在探究升力与迎角的关系时,按以下步骤进行:
①调节使风扇风速最大,并使飞机模型的迎角为0°,记录测力计的示数,多次实验求平均值;
②改变迎角大小,重复步骤①并计算升力平均值;
③得到“升力与迎角的关系”的图像如图丁。由图像可知:飞机速度一定时,迎角增大,升力会 C (填序号);
A.逐渐变大 B.逐渐变小 C.先增大后减小 D.先减小后增大
(3)小王若要进一步研究“飞机的升力与其飞行速度的关系”,只需要控制该模型的 迎角 不变,通过调节风扇吹出风的 速度 来改变飞机模型的飞行速度,实验数据如下表。此时若以风为参照物,飞机是 运动 (选填“运动”或“静止”)的;
(4)资料显示:本实验结论与实际相符,若某飞机以80km/h做水平匀速直线飞行,迎角为θ1,后来以500km/h做水平匀速直线飞行时的迎角为θ2(θ1、θ2在15°和20°之间),则θ1 < θ2(选填“>”“<”或“=”)。
【答案】(1)小;(2)C;(3)迎角;速度;运动;(4)<。
【解答】解:(1)机翼做成该形状的原因是流体流速越大,压强越小,从而获得向上的升力;
(2)由图丁可知:飞机速度一定时,迎角在小于15°时,升力增大,大于15°时,升力减小,所以升力会先增大后减小,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
(3)在飞机的升力与其飞行速度的关系时,根据控制变量可知,需要控制机翼形状和飞机的迎角一定,改变了飞行速度,而实验中使用固定模型,因此只需要控制该模型的迎角不变;改变飞机模型的飞行速度需要通过调节风扇吹出风的速度来改变。
以风为参照物,风和飞机模型的相对位置发生了变化,所以飞机是运动的。
(4)速度小,产生的升力小,需要角度接近15度来获取更大的升力使得等于飞机重力;速度大,产生的升力大,需要角度大于15°来获取比之前小一点的升力,升力等于飞机重力,知飞行时升力一定,速度越大,仰角越小,所以θ1<θ2。
故答案为:(1)小;(2)C;(3)迎角;速度;运动;(4)<。
9.(2023•西城区校级模拟)如图所示的装置上方为一个粗细不均匀的两头开口的玻璃管,管下连通一个装有红墨水的U形管AB。当用吹风机向玻璃管中吹风时,A管液面上升,这个现象产生的原因是 流体流速越大的地方压强越小 。
【答案】流体流速越大的地方压强越小。
【解答】解:A管上方的横截面积小,相同时间内,风经过A管上方的流动速度大于B管上方的空气流动速度,A管上方的压强小于B管上方的压强,红墨水被压向A管,B管液面下降,A管液面上升。
故答案为:流体流速越大的地方压强越小。
最大起飞质量
72.5t
巡航速度
920km/时h
客舱内气压
8.0×104Pa
发动机巡航推力
3.6×104N
挡位
弱风
中风
强风
升力/N
2
5
9
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初中物理人教版八年级下册9.1 压强课时作业: 这是一份初中物理人教版八年级下册<a href="/wl/tb_c77653_t7/?tag_id=28" target="_blank">9.1 压强课时作业</a>,共32页。试卷主要包含了压强的定义及计算,减小或者增大压强的方法及其应用,压力和重力的区别,固体压强大小的比较,探究影响压力的作用效果的因素等内容,欢迎下载使用。