9.4流体压强与流速的关系（知识解读）（解析版）

94 流体压强与流速的关系（知识解读）（解析版） •知识点1 流体压强与流速的关系 •知识点2 飞机升力的产生原因 •知识点3 流体压强与流速的关系探究实验 •作业 巩固训练 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。 【典例1-1】（2023•青羊区校级模拟）对于如图所涉及的物理知识，分析正确的是（ ） ．在甲图容器中装入同种液体，液体不流动时，各部分的液面高度相同，是因为它们的 形状不同 B．乙图用吸管吸饮料，饮料就会上升到嘴中，是因为饮料上方的大气压强变大了 ．丙图往B 管中吹气，管中液柱上升，是因为流体的流速越大，压强越小 D．丁图中蚊子能吸食人血，是因为蚊子的口器尖，即受力面积小，对皮肤的压强小 【答】 【解答】解：、如图所示上端开口、下端连通的容器叫做连通器。根据连通器的特点可 知，若它里面装的是同种液体，液体不流动时各部分中的液面总是相平的，故错误； B、用吸管吸饮料时，管内的气压小于外界大气压，饮料在大气压力作用下上升，利用 流体压强与流速的关系 知识点1 了大气压，因为饮料上方的大气压强变小了，故B 错误； 、往B 管中吹气，吸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，在这个管内外产生压强差的作用下，液面上升，故正确； D、蚊子能吸食人血，是因为蚊子的口器尖，即受力面积小，对皮肤的压强大，故D 错 误。 故选：。 【典例1-2】（2023 春•雁塔区校级月考）小明水平抛出剖面图形状为 圆 形玩具飞盘，初始阶段飞盘轨迹如图中虚线所示，所以飞盘在爬升过程中，飞盘受到 非平衡力 （选填“平衡力”或“非平衡力”）作用；该阶段飞盘的凸面应该向 上 （选填“上”或“下”）。 【答】 ；非平衡力；上。 【解答】解：（1）小明水平抛出剖面图形状为 圆形玩具飞盘，飞盘在爬升 过程中，做曲线运动，飞盘飞行过程中处于非平衡状态，飞盘受到的是非平衡力； （2）只有飞盘的上表面凸起，下面平直，飞盘升空时，流过飞盘上方的空气流速大、 压强小，流过飞盘下方的空气流速小、压强大，在这个压强差造成的压力差的作用下， 快速前进的飞盘才会越升越高。 故答为： ；非平衡力；上。 【典例1-3】（2023 春•泊头市期末）小梅乘坐的高速列车甲停车等待调度进站，有另一列 车乙（图中未展示）不减速，从车甲旁边西南侧呼啸而过，此时小梅感觉自己乘坐的车 甲被推移。因为当车乙驶过时，车甲西南侧空气的流速 大于 （选填“＞”“＝” “＜”）东北侧，车甲西南侧空气的压强 小于 （选填“＞”“＝”“＜”）东北 侧的压强，车甲是向 西南侧 （选填“西南侧”“东北侧”）被推移。 【答】大于；小于；西南侧 【解答】解：列车乙不减速，从车甲旁边西南侧呼啸而过，速度较大，使乙车与甲车之 间空气流动速度增大，甲列车西南侧的压强变小，甲车东北侧的空气的流速小，压强大， 在内外压强差的作用下，甲车容易被压向乙车，故甲车是向西南侧被推移。 故答为：大于；小于；西南侧。 【变式1-1】（2023 春•江阴市校级月考）当火车驶过时，人应站在安全线以外，如果与火 车距离很近，会非常危险。以下现象不能用此现象的规律解释的是（ ） ．马路上的汽车驶过后，路两侧的树叶向路中间飘去 B．用吸管把饮料吸进嘴里 ．护航编队各船只多采用前后行驶而非并排行驶 D．大风会把不牢固的屋顶掀翻 【答】B 【解答】解：、汽车疾驶而过时，使汽车周围空气流动速度加快，所以压强减小，小于 其它地方的压强，所以落叶会紧随疾驶的车尾，被“吸向”路中间，故不符合题意； B、用吸管吸饮料时，是利用大气压的作用把饮料“吸进”嘴里的，不涉及流体压强与 流速的关系，故B 符合题意； 、若两船靠得比较近且并排前进，两船之间的水流通道变窄，流速变大，压强变小，小 于两船外侧的压强，便形成向内的压强差，容易发生撞船事故，故不符合题意； D、大风会把不牢固的屋顶掀翻，即屋顶上面的空气流速大，压强小，而屋内空气流速 小，压强大，所以使得屋顶在较大压强差的作用下被掀翻，故D 不符合题意。 故选：B。 【变式1-2】（2023 春•石林县期末）如图所示，在倒置的透明漏斗里放置一个乒乓球，用 手指托住乒乓球，松手后，乒乓球受重力作用将下落；若向倒置的漏斗用力吹气再松手 时，乒乓球不但没有被吹下去，反而被“吸”住了。这是因为乒乓球上方空气的流速 大于 （填“大于”、“小于”或“等于”）其下方空气的流速，依据流速越大的位置 压强越 小 的原理，乒乓球受压强的作用而不下落。 【答】大于；小。 【解答】解：从漏斗的上方吹气，气体从乒乓球的上方流出，从而使乒乓球上方气体流 速大于下方气体流速，而流体的流速越大，压强越小，所以上方压强小于下方压强，压 强差使乒乓球受到向上的托力，不掉下来。 故答为：大于；小。 【变式1-3】（2023•白银二模）随着人们生活水平的不断提高，各种小汽车已经走进我们 的家庭。仔细观察和思考，可以发现小汽车的一些设计和使用过程中的许多现象都与物 理知识有关，请你用学过的物理知识解答下面的问题： 小汽车的外形设计成流线型（如图），当小汽车在水平路面上高速行驶 时对路面的压 力比静止时 减小 （选填“增大”、“减小”或“不变”），其原因是 因为小汽车 外型是流线型，当汽车高速行驶时，车身上方空气流速大，压强小，小汽车受到了一个 向上的升力，减小了小汽车对地面的压力 。 【答】见试题解答内容 【解答】解：如图，小汽车外型是流线型，当汽车高速行驶时，相同时间内，空气经过 上方的路程比下方路程长，流速大，压强小，汽车在压强差下产生向上的升力，汽车对 路面的压力减小，小于汽车的重力。 故答为：减小；因为小汽车外型是流线型，当汽车高速行驶时，车身上方空气流速大， 压强小，小汽车受到了一个向上的升力，减小了小汽车对地面的压力。 飞机升力的产生原因 知识点2 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。 【典例2-1】（2023•西藏）“风雨兼程十余载，逐梦蓝天向未来”。承载着中国人“大飞 机梦”的919 于2023 年5 月28 日圆满完成首个商业航班飞行，该机型的全部设计均由 中国人自己的团队自主完成，标志着中国航空工业的飞跃。下列描述正确的是（ ） ．飞机在空中飞行时相对于地面是静止的 B．乘客乘坐飞机时系好安全带是为了减小惯性 ．飞机停在机场时，它受到的重力和地面对它的支持力是一对平衡力 D．飞机产生升力的原因是机翼上表面受到的压力大于下表面受到的压力 【答】 【解答】解：、飞机在空中飞行时相对于地面位置在不断变化，飞机是运动的，故错误； B、乘客乘坐飞机时系好安全带，是为了防止飞机颠簸时，人由于惯性可能摔离座位而 带来的危害，故B 错误； 、飞机停在机场时，它受到的重力和地面对它的支持力是一对平衡力，故正确； D、飞机产生升力的原因是机翼上表面受到的压力小于下表面受到的压力，故D 错误。 故选：。 【典例2-2】（2023 春•康县期末）2023 年5 月28 日，国产大飞机919 顺利完成首次商业 载客飞行。919 打破了欧美国家民航技术的长期垄断，成为我国“大国制造”的标志之 一。919 在飞行时，机翼下表面比上表面的空气流速 大 ，压强 小 ，因此获得 向上的升力。 【答】大；小。 【解答】解：919 在飞行时，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，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，机翼上、下表面就存在着压强差，因而有压力差，这 样就产生了作用在机翼上的向上的升力。 故答为：大；小。 【变式2-1】（2023•成都开学）关于飞机升力的解释，以下说法正确的是（ ） ．飞机的升力就是飞机高速起飞时的惯性力 B．飞机的升力是由于空气对机翼的大气压强差而产生的 ．飞机的升力就是飞机在空气中受到的浮力 D．飞机的升力是空气对机翼下方与上方的压力差 【答】D 【解答】解：因为飞机机翼截面形状是：上方凸起、下方较平； 所以，飞机前进时，机翼与周围空气发生相对运动，相当于气流迎面流过机翼；气流被 机翼分成上下两部分，由于机翼截面的形状上下不对称，在相同时间内，机翼上方气流 通过的路程较长，因而速度较大，它对机翼的压强较小；下方气流通过的路程较短，因 而速度较小，它对机翼的压强较大。导致机翼上方的压强小于机翼下方的压强，从而产 生一个向上的压力差而产生的。 故选：D。 【变式2-2】（2023•鼓楼区校级一模）如图所示，气象气球上升过程中，受到的外界大气 压逐渐 变小 （选填“变大”或“变小”）；飞机是利用流体流速越大、压强越 小 而获得升力升空的。 【答】变小；小。 【解答】解：（1）大气压随海拔的升高而减小，所以气象气球上升过程中，受到的外 界大气压逐渐变小； （2）飞机机翼上凸下平，起飞时，上方空气流速快、压强小，下方空气流速慢、压强 大，于是产生向上的升力。 故答为：变小；小。 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。 （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3-1】飞机机翼初看好像是一个整体，实际上是由几部分组成的，如图。它的襟翼可 以绕轴向后下方、后上方偏转。飞行员在飞机上升、平稳飞行、下降和着陆减速等过程 流体压强与流速的关系探究实验 知识点3 中，是通过操纵杆改变襟翼的弯曲度来改变飞机的升力、阻力的。下图是简化的机翼截 面图，其中表现飞机上升的是（ ） ． B． ． D． 【答】 【解答】解：飞机上升时，要让机翼下方的压强大于上方的压强，使机翼上下方所受的 压力差形成向上的升力，而当升力超过自身的重力时，飞机就起飞了。所以要让机翼上 方空气流速大压强小。通过四个图发现，只有选项中机翼上方的凸度最明显，形成向上 的升力最大，符合飞机上升时的状况。 故选：。 【典例3-2】请你尝试利用家中一些常见的物品，探究流体压强与流速的大小关系。物品准 备：两个矿泉水瓶盖、一个废注射器、半盆水。 实验方法： 将两个瓶盖放在水面漂浮，注射器吸入水，向两个瓶盖的中间喷水 实验现象： 两瓶盖相互靠近 ； 实际应用：如图是实验室中常用的水流抽气机，使用时让自来水流入具有内置喷门的T 型管中，即可达到抽气的目的，原因是 T 型管内的空气在自来水的带动下，流速大， 压强减小，被抽气体压强大于 T 型管内的压强，所以被抽出 。 【答】见试题解答内容 【解答】解： 该实验的方法是：将两个瓶盖放在水面漂浮，注射器吸入水，向两个瓶盖的中间喷水； 实验现象是：两瓶盖相互靠近； 实际应用：实验室中常用的水流抽气机，使用时让自来水流入具有内置喷门的T 型管中， 即可达到抽气的目的，原因是在相等的时间内通过粗管和细管的流量相同，通过粗管的 流速小，压强大；通过细管的流速大，压强小；T 型管内的压强小，外界压强大，气体 在压强差的作用下被吸入T 型管。 故答为： 将两个瓶盖放在水面漂浮，注射器吸入水，向两个瓶盖的中间喷水；两瓶盖相互靠近； T 型管内的空气在自来水的带动下，流速大，压强减小，被抽气体压强大于T 型管内的 压强，所以被抽出。 【变式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﹣﹣步验证以上两种解释，下列方可行的是（ ） ．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 ．将两塑料杯的底都剪去，再次重复实验，观察杯子情况 D．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】D 【解答】解： B、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B 错误； 、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， 故错误； D、上面塑料杯的杯口剪去，上杯口低于下杯口，吹气后上杯口空气流速与上杯底空气 流速都小，吹气时没有气体进入下面的杯子，如果再飞出，说明是下杯中气体压强大将 上杯顶起来，故方可行，故D 正确。 故选：D。 【变式3-2】为了探究气体流动时压强大小的特点，小王将两纸片靠拢，纸片下端自然下垂， 如图（）所示。然后他向两纸片间慢速吹气，实验现象如图（b）所示，接着他快速吹 气，实验现象如图（）所示。 ①分析比较图 、 b （或、） 可知：气体流动时，压强会变小。 ②分析比较图（b）和（）可知： 流速越大，压强越小；流速越小，压强越大 。 【答】见试题解答内容 【解答】解：图，未吹气时，两纸片内外侧气体流速相同，压强相等，纸片自然下垂； 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，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，说明气体流速越大的地方压强越小； 图比b 图气体流速更快，纸片靠拢得更近，说明流速越大，压强越小；流速越小，压强 越大。 故答为：、b（或、）；流速越大，压强越小；流速越小，压强越大。 1．（2023•凉州区校级模拟）下列选项中对应关系不正确的是（ ） ．潜水员潜入深水时要穿潜水服﹣﹣液体压强 B．火车进站时，人要站在安全线外﹣﹣流体压强与流速的关系 ．汽车突然刹车，乘客向前倾倒﹣﹣惯性现象 D．用注射器推药液﹣﹣大气压强 【答】D 【解答】解：、潜水员潜入水中后，要受到水对他的压强，并且随着深度的增加，压强 也在增大，为了防止身体受到伤害，所以潜水员潜入深水时，要穿用来抗压的潜水服。 故正确，不合题意。 B、火车进站时，火车带动其周围的空气快速流动，所以人身体靠近火车的那一侧的空 气流速快，压强小，身体远离火车的那一侧的空气流速小，压强大，这个压强差容易将 人压向行驶的火车从而造成伤害。故B 正确，不合题意。 、汽车突然刹车，乘客向前倾倒，是因为汽车由运动变为静止时，乘客由于惯性，仍保 持原来的运动状态，向前运动，所以乘客要向前倾倒。故正确，不合题意。 D、用注射器推药液是护士手的推力使药液进入病人的身体，与大气压无关。故D 有误， 符合题意。 故选：D。 2．（2023•长沙模拟）下列事例或现象中，能说明“流体压强与流速的关系”的是（ ） ． 盆景中水位能保持一定高度 B． 孔明灯升空 ． 飞机飞行时获得升力 D． 钢笔吸入墨水 【答】 【解答】解：、盆景中的水位能保持一定高度，是因为水面低于瓶口时，空气进入瓶中， 水流出，当瓶口浸没时，是大气压支撑瓶中的水不流出来，故不合题意； B、孔明灯升空，利用的是物体的浮沉条件，故B 不合题意； 、飞机机翼上部凸起，在机翼上方的空气流速快压强小，在机翼下方的空气流速慢压强 大，便形成向上的升力，故符合题意； D、钢笔在吸墨水时，是先把钢笔内的空气排出，然后在外界大气压的作用下，墨水进 入钢笔内，故D 不合题意。 故选：。 3．（2023 春•碑林区校级月考）下列关于压强的说法，正确的是（ ） ． 如图是自制压强计，用它还可以制成高度仪，若瓶中装满水，还可制成 液体温度计 B． 如图是机翼的截面图，飞机机翼下方空气流速快压强小， 上方空气流速慢压强大，于是产生向上的升力而起飞 ． 如图所示，活塞式抽水机利用大气压，标准大气压下，能提升水的 最大高度约为76m D． 如图是“嫦娥四号”探月器，其静止时对月球和地球 水平表面产生的压强相等 【答】 【解答】解：、把自制压强计从山脚带到山顶，瓶内空气的压强不变，而外界大气压随 高度的增加而减小，此时在瓶内气压的作用下，会有一部分水被压入玻璃管，因此管内 水柱的高度会增大；如果在瓶内装满水时，整个瓶子相当于温度计的玻璃泡，其工作原 理也和液体温度计类似，因此可作为测量温度的仪器，故正确； B、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，飞机受到向上的压力差，也就是升力，故B 错误； 、活塞式抽水机是利用大气压工作的，据p＝ρg 知，在标准大气压下，能提升水的最大 高度为：＝ ＝ ≈1034m，故错误； D、探月器在月球上的压力小于在地球上的压力，受力面积不变，由p＝ 可得，其静 止时对月球的压强小于对地球水平表面产生的压强，故D 错误。 故选：。 4．（2023•青岛自主招生）陆游在《升仙桥遇风雨大至憩小店》中写道：“空江鱼鳖从龙 起，平野雷霆拥马来。”前半句写的是江面刮起一阵旋风，将水中的鱼鳖卷入空中。旋 风中间空气流速快、压强小，将水中的鱼鳖“吸”到空中。下列现象与此原理相同的是 （ ） ．站台上乘客须站在安全线以外的区域候车 B．我国高原地区要用高压锅才能把食物煮熟 ．通过对热气球内的空气加热使热气球升空 D．墙壁上的吸盘挂钩能够挂一些较重的物品 【答】 【解答】解：、火车带动周围空气流动，使得车附近空气流速快、压强小；站台上乘客 须站在安全线以外的区域候车，防止被气压差推向车，故符合题意； B、高压锅利用液体沸点与液体表面大气压的关系工作的；故B 不符合题意； 、热气球利用空气浮力升空的；通过对热气球内的空气加热使热气球的重力小于浮力而 升空，故不符合题意； D、吸盘利用大气压吸附在墙壁上，故D 不符合题意。 故选：。 5．（2023•淄博）“做中学”是一种重要的学习方式，小明用吸管进行科学研究，正确的 说法是（ ） ．图甲：吸管的一端做得很尖，是为了减小压强 B．图乙：用吸管制成水气压计，从山下移到山顶时管内的水柱下降 ．图丙：用吸管自制温度计显示温度高低，利用了液体热胀冷缩的性质 D．图丁：用吸管对着两个乒乓