备战2020年中考物理专题10流体压强与流速的关系（含解析）.doc

1 专题 10 流体压强与流速的关系 1.流体压强与流速关系 在流体中流速越大地方，压强越小；流速越小的地方，压强越大。 2.液体压强与流速的关系的应用 飞机的机翼通常都做成上面凸起、下面平直的形状。当飞机在机场跑道上滑行时，流过机翼上方的空气速 度大、压强小，流过机翼下方的空气速度小、压强大。机翼上下方所受的压力差形成向上的升力。 【例题 1】（2019 湖南郴州）如图所示，将一根玻璃管制成粗细不同的两段，管的下方与一个装有部分水 的连通器相通。当从管的一端吹气时，连通器两端 A、B 液面高度变化情况正确的是（　　） A．A 液面上升 B．A 液面下降 C．B 液面下降 D．A、B 液面高度均不变 【答案】B 【解答】气体在流速小的地方压强大，在流速大的地方压强小， 从管的一端吹气时，粗细两管中的空气流量是相同的，粗管中的空气流速小、压强大，细管中的空气流速 大、压强小，则 A 液面上方的气体压强大，B 液面上方的气体压强小，所以会造成 A 液面下降，B 液面上升。 【例题 2】（贵州黔东南）小李同学暑假乘坐飞机去北京旅游，客机在飞行时，机翼下方空气流速比机翼上 方慢，机翼下方压强比机翼上方　 　（选填“大”或“小”），由此获得向上的升力；小李同学在飞机 上用吸管喝饮料时，饮料在　 　的作用下被吸入口中。 【答案】大；大气压。 【解析】（1）机翼的形状是“上凸下平”，等质量的空气在相同时间内通过机翼的上表面和下表面，上方 专题学啥 专题考法 2 空气通过时的路程大，所以机翼上方的空气流速比机翼下方大；由流体压强与流速的关系可知，机翼上方 的压强小，下方的压强大，存在向上的压强差，这样就产生了作用在机翼上的向上的升力。（2）用吸管吸 饮料时，吸管内气压减小，小于外界大气压，在大气压的作用下饮料被压入吸管。 【例题 3】（2018 四川南通）如图所示是非洲草原犬鼠洞穴的横截面示意图，洞穴有两个出口，一个是平 的，而另一个则是隆起的圆形土堆，生物学家不是很清楚其中的原因，他们猜想：草原犬鼠把其中的一个 洞口堆成土包，是为了建一处视野开阔的瞭望台，但是如果这一假设成立的话，它又为什么不在两个洞口 处都堆上土包呢？那样不就有了两个瞭望台了吗？实际上两个洞口的形状不同，决定了洞口流动的方向， 吹过平坦表面的风运动速度小，压强大；吹过隆起表面的风速度大，压强小，因此地面上风吹进了犬鼠的 洞穴，给犬鼠带去了习习凉风。请回答下列问题。 （1）标出洞穴中空气流动的方向。 （2）试着运用上文提到的物理知识说明，乘客为什么必须站在安全线以外的位置侯车？ （3）上文提到的物理知识在生产和生活中也有着广泛的应用，如：______（举一例） 【答案】见解析。 【解析】（1）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． （2）当乘客面向列车时，前方的空气流动速度大、压强小；后方大气压不变．人的前后方 出现压强差，把人推向列车造成伤害． （3）如飞机的机翼、汽车呈现流线型等都是利用流体的压强与流速的关系的设计的。 专题操练 3 一、选择题 1.（2019 新疆）2018 年 10 月月 20 日，我国自主研制的大型水陆两栖飞机 AC600 水上首飞成功。AC600 在 空中水平飞行时 A．机翼下方空气流速太，压强小 B．机翼下方空气流速大，压强大 C．机翼上方空气流速大，压强小 D．机翼上方空气流速大，压强大 【答案】C 【解析】本题考查流体压强与流速的关系。飞机在空中飞行时，机翼上方空气流速大，压强小，下方空气 流速小，压强大，二者形成压力差，就是飞机升力。C 项正确。 2.（2018 上海）我国完成了速度超过 400km/h 的高铁交会试验，两列高速运行的列车交会过程中，产生“强 吸力”的原因是两车之间的空气（　　） 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 【答案】C． 【解析】两列高速运行的列车交会过程中，两列高速列车之间的空气流动速度很大，压强小，两列车外侧 的压强不变，车受到外侧压强大于车内侧受到的压强，两列车产生“强吸力”，故 C 正确． 3.（2018 北京）下列现象不能用流体压强与流速的关系来解释的是（ ） 甲 乙 丙 丁 A．图甲所示向两张纸中间吹气，纸张向中间靠拢 B．图乙所示装有液体的玻璃管，底部和侧壁的橡皮膜往外凸起4 C．图丙所示地铁站台边，人必须站在黄色以外的区域候车 D．图丁所示飞机升力的产生原因 【答案】B 【解析】A．图甲所示向两张纸中间吹气，纸张向中间靠拢，流体流速大的地方压强小； B．图乙所示装有液体的玻璃管，底部和侧壁的橡皮膜往外凸起，液体对容器底部和侧壁都有压强； C．图丙所示地铁站台边，人必须站在黄色以外的区域候车，流体流速大的地方压强小； D．图丁所示飞机升力的产生原因，流体流速大的地方压强小。 4.（2018 长春）我国完成了速度超过 400km/h 的高铁交会试验，两列高速运行的列车交会过程中，产生“强 吸力”的原因是两车之间的空气（　　） 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 【答案】C． 【解析】流体的压强跟流速有关，流速越大，压强越小．比较两列高速运行的列车之间的压强以及外侧的 压强的大小．两列高速运行的列车交会过程中，两列高速列车之间的空气流动速度很大，压强小，两列车 外侧的压强不变，车受到外侧压强大于车内侧受到的压强，两列车产生“强吸力”，故 C 正确． 5.（2018 广西北部湾）下列四种动物的运动方式能用压强与流速关系来解释的是（　　） A.乌贼向后喷水而前行 B．流线型的鲫鱼在水中快速前进 C．展开双翅的鸟在空中滑翔 D．壁虎靠脚上的“吸盘”在墙上爬行 【答案】C． 【解析】解决本类问题需要利用下列知识分析判断： （1）力是物体对物体的作用，物体间力的作用是相互的； （2）流线型的物体在运动时，受到的阻力减小； （3）流体压强和流速的关系是：流体流速大的地方，压强小；流体流速小的地方，压强大； （4）在某处使气压降低，然后在外界大气压的作用下，产生了某种效果．5 A．乌贼向后喷水，给水一作用力，而力的作用是相互的，水给乌贼向前的力，使乌贼前行，不能用压强与 流速关系来解释，故 A 错； B．流线型的鲫鱼，在水中受到的阻力较小，可以快速前进，不能用压强与流速关系来解释，故 B 错； C．鸟能在空中滑翔是由于鸟的翅膀是上凸下平，上面和下面的空气流动速度不同，翅膀上面空气流动速度 快，受到向下的压强小，翅膀下面空气流动速度慢，受到向上的压强大，这样就存在向上的压力差，即升 力，鸟能在空中滑翔，能用压强与流速关系来解释，故 C 正确； D．壁虎的脚掌上有许多“吸盘”，排出里面的空气，在大气压的作用下被压在墙上，并能在墙上爬行，不 能用压强与流速关系来解释，故 D 错． 6.（2018 沈阳）如图所示，让两张纸固定在某处自由垂直，从上面向两张纸的中间吹气．对这两张纸怎样 运动或者会出现的现象，判断正确的是（ ） A.发现两张纸向中间靠拢 B.发现两张纸向外飘动 C.发现两张纸左侧向外飘动、右侧向内飘动 D.发现两张纸左侧向内飘动、右侧向外飘动 【答案】A 【解析】流体压强与流速的关系是：流速越大，压强越小；流速越小，压强越大． 在两张纸的中间向下吹气，两纸中间的空气流速大，压强小；而两纸的外侧空气流速小，压强大，两纸受 到向内的压强差，所以两张纸将相互“靠近”． 二、填空题 7．（2019 广西北部湾）如图所示，动车快速行驶时，其上方气流的速度______（选填“大于”、“小于” 或“等于”）下方气流的速度，从而产生向上的升力；车厢内座椅下方的插座方便了旅客充电的需求，插 座间的连接方式是______联；动车采用了“再生电制动”技术，即在制动时，列车由于惯性仍会向前运动 一段距离，带动发电机发电，将______能转化为电能。6 【答案】大于 并 机械 【解析】根据流体压强的特点：流速越大的地方压强越小。动车快速行驶时，由于上方气流的速度大于下 方气流的速度，所以上方的压强小于下方的压强，从而产生向上的升力；车厢内的插座之间具有互不干扰 的特点，所以插座间的连接方式是并联的；动车采用了“再生电制动”技术，是借助列车由于惯性仍会向 前运动而具备的机械能，使发电机发电，从而使机械能转化为电能。 8.（2019 长沙）小海和同学们参加研学旅行，汽车在公路上快速行驶时，小海发现窗帘从打开的窗户向外 飘，这是因为窗外的空气流速大，压强　 　。车行驶到山顶时，他发现密封的零食包装袋鼓起来了，这 是因为山顶上的气压比山脚下的气压　 　造成的。 【答案】小；低。 【解答】（1）根据流体压强和流速的关系可知，车行驶时，打开车窗，窗外的空气流速大压强小，窗内的 空气流速小压强大，窗帘受到向外的压强大于向内的压强，把窗帘压向窗外。（2）因为大气压随高度增加 而减小，所以山顶上的气压比山脚下的气压低，车行驶到山顶时，外界大气压变小，而密封的零食包装袋 内气压不变，袋内的气压大于外部大气压，因此包装袋会鼓起来。 9．（2019 四川达州）牵引车将停放在机库的战斗机拖出的过程中，说明力可以改变物体的　 　；战斗 机机翼下平上凸，目的是使战机飞行时机翼下方空气的流速小于机翼上方空气的流速，从而使机翼下方空 气的压强　 　机翼上方空气的压强（选填“大于”、“等于”或“小于”）；战斗机在进入战斗前抛掉 副油箱的目的是　 　战斗机的惯性（选填“增大”或“减小”），从而增强战斗机机动性。 【答案】运动状态；大于；减小。 【解析】（1）牵引车将停放在机库的战斗机拖出的过程中，运动速度发生了变化，说明力可以改变物体的 运动状态； （2）机翼上方的空气流速比机翼下方的流速快，因此机翼下方气体压强大于机翼上方气体压强，从而产生 了升力； （3）由于惯性的大小只与物体的质量有关，故战斗机进入战斗状态前要扔掉副油箱，这是为了减小惯性， 以提高战斗机的灵活性。 10．（2018 天津）如图所示，是小明家的电动自行车，但很多人说骑这种车在刮风时不安全．这是由于刮 风时，雨棚的形状导致下表面风速比上表面风速　　，从而使雨棚的下表面受到空气压强比上表面大．小 明还发现电动车的座垫坐上去舒服，这是因为座垫做得比较宽大，这有助于减小　 　．7 【答案】慢； 压强． 【解析】（1）液体和气体都称为流体，生活中常见的流体是水和空气，流体流速越大的地方、压强越 小．（2）压强的大小与压力和受力面积有关． 如图所示电动自行车，当刮风时，雨棚的形状导致下表面风速比上表面风速慢，从而使雨棚的下表面受到 空气压强比上表面大，使得车比较容易翻到．小明还发现电动车的座垫坐上去舒服，这是因为座垫做得比 较宽大，这是通过增加接触面积的方法减小压强． 11.（2018 杭州）如图所示，某型号飞机模型机翼上表面凸起，下表面较平。在飞行过程中由于上表面的空 气流速　　（选填“大”或“小”），压强　　（选填“大”或“小”），从而能获得向上的升力。 【答案】大；小。 【解析】飞机在飞行时，机翼上方气流比下方气流的流速大，压强小，则下方空气的压强大于上方空气的 压强，产生向上的压强差、压力差，形成升力。 12.（2018 江苏无锡）如图为“阳光动力 2 号”太阳能飞机，它所配备的太阳能电池板将太阳能转化为电能， 飞机机翼上表面凸起，可使飞行过程中机翼上表面的空气流速　 ，压强　 　，从而形成升力． 【答案】大；越小． 【解析】流体压强与流速的关系：在流体流速越大的地方，压强越小；在流体流速越小的地方，压强越 大．如图，飞机在飞行时，机翼上方气流比下方气流的流速大，则下方空气的压强大于上方空气的压强， 产生向上的压强差、压力差，向上的压力差，形成升力． 13．（2018 湖南娄底）“清风不识字，何故乱翻书”所述清风能翻书，是风使书本上表面空气流动速度变8 大，导致书本上表面压强　　（选填“增大”或“减小”）；用吸管“吸”饮料时，饮料是在　　作用下 被“吸”入口中的． 【答案】减小；大气压． 【解析】（1）风吹过书页的上表面时，使书表面上空气流动速度增大，而导致书上表面压强减小，而书页 下表面的压强不变，在上下压强差的作用下，书页会向上翻，故有“清风不识字、何故乱翻书”之说． （2）吸管吸饮料时，是先把吸管内的空气吸走，使管内气压减小，这样在外界大气压的作用下，饮料就被 压进吸管里． 14．（2018 大连）如图所示，把饮料吸管 A 插入盛水的杯中，另一根吸管 B 的管口贴靠在 A 管的上端．往 B 管中吹气，可以看到 A 管中的水面上升．这是因为 A 管上端口附近空气压强变　　（填“大”或“小”） 的缘故；当杯内水的深度为 10cm 时，杯底受到水的压强大小为　　Pa．（g 取 10N/kg） 【答案】小；1000． 【解析】（1）吸管和烧杯构成连通器，吹气之前，吸管内和烧杯内液面相平． 当向 B 管吹气时，A 管上方的空气流动速度增大，压强减小，A 管下方压强不变，A 管内的液体受到向上的 压强大，液面上升． （2）利用 p=ρgh 计算杯底受到水的压强． 往 B 管中轻轻吹气，可以看到 A 管中的水面上升，原因是：往 B 管中吹气，吸管 A 上方空气的流速增大， 压强减小，A 管中液体受到向上的压强大于向下的压强，所以 A 管水上升或有水喷出．杯内水的深度为 10cm 时，杯底受到水的压强： p=ρ 水 gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa． 15.（2018 西宁）星期天，小东随爸爸、妈妈乘坐“和谐”号动车组到门源旅游．小东一家人在站台候车时 须站在安全线以为的区域，否则，当动车高速驶过时，周围空气流速增大，压强　　，存在安全隐患．上 午 08 时 15 分动车组由西宁准时发车，运行 45min 到达门源，西宁到门源铁路线长　　km．（动车平均速 度为 130km/h） 【答案】减小；97.5． 【解析】（1）当动车高速驶过时，会带动人和车之间的空气流速增大，此时人外侧的空气流动速度慢，根9 据流体压强与流速的关系可知：人外侧空气流速慢压强大，而内侧流速快压强小，会产生一个向内侧的压 强差，将人推向火车，易出现危险． （2）t=45min=0.75h， 根据 v=s/t 可得，西宁到门源铁路线长： s=vt=130km/h×0.75h=97.5km． 16.（2018 上海）如图是家用煤气灶灶头的示意图，使用煤气灶时，打开煤气阀门，拧动点火装置，煤气和 空气在进口处混合流向燃烧头被点燃，而煤气不会从进口处向空气中泄漏，其原因是进口处煤气流速　 　， 压强比大气压强　 　． 【答案】大；小． 【解析】因为流速越快，流体的压强越小，所以进口处煤气流速大，压强小于大气压，煤气和空气在大气 压的作用下流向燃烧头，而煤气不会向空气中泄露，故答案：大；小． 17.（2018 山东济南）如图所示，甲、乙容器中分别盛有水和酒精，当在 A 处沿水平方向快速吹起时，会发 现 B、C 管中的液体上升到一定高度，则 h1：h2=　 　，B、C 管中的液体上升的原因是 A 处空气流速加快，　 　 ．（ρ 酒精=0.8×103kg/m3） 【答案】4：5；压强减小． 【解析】（1）设 B 管内水柱产生的压强为 p 水，C 管内酒精产生的压强为 p 酒精，管内气体压强为 p，由图 知，管内气体压强加上液体产生的压强等于大气压，则大气压 p0=p+p 水=p+p 酒精，所以 p 水=p 酒精，由液体压 强公式可得：ρ 水 gh1=ρ 酒精 gh2，则 h1：h2=ρ 酒精：ρ 水=0.8×103kg/m3：1×103kg/m3=4：5； （2）当在 A 处沿水平方向快速吹气时，A 处空气流速加快、压强减小，管内气体的压强小于外界大气压， 液体在大气压的作用下上升；10 三、简答题 18.（2019贵州铜仁）中国高铁已经成为世界属目的一张名片。2018年底，铜仁站正式开通高铁，为铜仁的 发展带来新的机遇。高铁包含许多物理知识，如:高铁的运动靠电动机驱动等。请你结合所学知识，回答下 列问题。 高铁站台设有安全线，乘客必须站在安全线以外候车。当有列车驶过时，如果人站在安全线 以内，即使与列车保持一定的距离，也是非常危险的。请你结合流体压强与流速的关系，简 述危险的原因。 【答案】见解析。 【解答】当列车驶进站台时，会带动人和车之间的空气流动速度加快，此时人外侧的空气流动速度慢；根 据流体压强与流速的关系可知，人外侧空气流速慢压强大，而内侧流速快压强小，会产生一个向内侧的压 强差，将人推向火车，易出现危险。 19．（2018 成都）夏季是溺水多发季节，在野外游泳有很多不安全因素。如清澈的溪流看上去较浅，实际 上却较深；岸边潮湿，容易长有青苔，人在上面行走更容易摔倒；水面下可能会有暗流或漩涡，人在其附 近容易被卷入。万一溺水，人在水下长时间缺氧会导致呼吸和心跳停止。请你解释上述内容所涉及的科学 道理。 【答案】见解析。 【解析】（1）河底反射的光由水中斜射入空气时，在水面处发生折射，折射角大于入射角，折射光线远离 法线，折射光线向水面偏折，人眼逆着折射光线的方向看去，看到的“河底”比河底的实际位置浅一些； （2）岸边潮湿长有青苔，使接触面更光滑，通过减小接触面的粗糙程度减小摩擦，人更容易摔倒；（3） 相对于漩涡边沿，旋涡中心水的流速大、压强小，外侧流速小压强大，形成一个向旋涡中心的压力差，从 而人被压入漩涡中。 （4）人在水下长时间缺氧会导致细胞不能进行正常的呼吸作用，不能给人提供能，所以会导致呼吸和心跳 停止。 20．（2018 海南）如图所示，用细线悬挂着的轻质汤勺接近快速下落的水流时，轻质汤勺会向水流靠拢．请 说明产生这个现象的原因． 【答案】水流动，汤勺和水流间的空气流动速度较快，汤勺和水流之间的空气压强较小，汤勺和水流另一11 侧空气流速较慢，空气的压强较大；两侧的空气压力差将汤勺和水流压的靠拢． 【解析】水流带动空气流动，使水流与汤勺间的空气流动速度快，压强小． 21.（2018 湖北荆州）如图所示，相信同学们都有过这样经历：下雨时，我们撑着一把伞步行在雨中，一阵 大风吹来，雨伞往往会被向上吸起来．请你用学过的物理知识解释这个现象． 【答案】大风吹来时，伞上方的空气流速大于下方的空气流速，而气体流速较大的地方压强较小，因此伞 下方的气压大于伞上表面的气压，所以伞会被向上吸起来． 【解析】大风吹来时，伞上方的空气流速大于下方的空气流速，而气体流速较大的地方压强较小，因此伞 下方的气压大于伞上表面的气压，所以伞会被向上吸起来， 22.（2018 云南）用一个两端开口的细长玻璃管，罩住一支燃烧的蜡烛，一段时间后蜡烛火焰逐渐变小。如 图所示，将一张大小合适的硬纸板插入玻璃管中，只在底部留有空隙，就会有空气不断流向蜡烛周围，蜡 烛就能持续燃烧。请分析说明空气能流向蜡烛周围的原因。 【答案】见解析。 【解析】插入硬纸板后，玻璃管被分成左右两部分，由于蜡烛的燃烧，左侧部分的空气受热膨胀后密度减 小会上升，左侧气压减小；而右侧因为温度较低，空气密度也较大，气体压强也较大，使硬纸片左右两侧 形成压强差，因此，随着蜡烛的燃烧，空气会从右侧不断地流向左侧蜡烛的周围。 23.（2018 新疆）小明家装修时发现了两个有趣的现象． （1）现象一：屋内开着的门，在一阵风吹过后，（如图甲所示）门会关上，为什么？ （2）现象二：当门关上时，有时又会被风吹开，而在门与门框之间垫上几层纸后，（如图乙所示）风就不 会将门吹开，门不会被吹开的原因是什么？ 硬纸板12 【答案】见解析。 【解析】（1）风从门前吹过，门前空气流速大于门后空气流速，门前受到空气压强小于门后受到的空气压 强，门后受到空气压力大于门前受到空气压力，所以门关上；（2）在门和门框之间垫几层纸后，通过增大 压力的方法增大摩擦力，所以风不能将门吹开． 24.（2018 河南）如图所示，在水平的两支筷子中间放上两只乒乓球,通过空心塑料管向两球间用力吹气,会 发现两只乒乓球相互靠近。请你用所学物理知识解释说明产生这个现象的原因。 【答案】因为两球之间的空气流速大，即两球之间的压强小，两球在两侧较大压强的作用下被压向中间 【解析】向两球间用力吹气，会观察到两个乒乓球相互靠近，是因为两球之间的空气流速大，即两球之间 的压强小；两球外侧的空气流速小，即两球外侧的压强大，所以两球在两侧较大压强的作用下被压向中间 专题学啥