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第九章 压强
9.4 流体压强与流速的关系
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：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快、压强小，流过机翼下方的空气速度慢、压强大；机翼上下方所受的压力差形成向上的升力。
【题型1】 生活中的流体压强现象
方法点拨 生活中跟流体压强相关的现象： 1．窗外有风吹过，窗帘向窗外飘； 2．汽车开过后，路面上方尘土飞扬； 3．踢足球时的“香蕉球”、打乒乓球时发出的“旋转球”； 4．气流喷壶、吸尘器等。
（2023 烟台）如图所示的实例中，不能用流体压强与流速的关系解释的是（　　）
A．图甲，刮大风时，伞面会被向上“吸”起
B．图乙，向两张纸之间吹气，两张纸会相互“吸”起来
C．图丙，等候列车的乘客应站在安全线以外，否则可能会被“吸”向列车
D．图丁，将吸盘压在光洁的瓷砖表面，吸盘会被“吸”在瓷砖上
【答案】D
【分析】流体压强与流速有关，流体流速越大的位置，压强越小；大气对浸在里面的物体会产生压强的作用，简称大气压。
【解答】解：A、图甲，刮大风时，伞面上方空气流速大、压强小，伞面下方空气流速小、压强大，产生向上的“升力”，所以伞面会被向上“吸”起，故A不合题意；B、图乙，向两张纸之间吹气，两张纸中间空气流速大、压强小，两侧空气流速小、压强大，产生向中间的压强差，所以纸会相互“吸”起来，故B不合题意；C、图丙，等候列车的乘客应站在安全线以外，因为列车行驶时，靠近列车一侧空气流速大、压强小，远离列车一侧空气流速小、压强大，产生向列车一侧的压强差，人如果离列车太近，有可能会被“吸”向列车，故C不合题意；D、图丁，将吸盘压在光洁的瓷砖表面，吸盘会被“吸”在瓷砖上，这是利用了大气压的作用，不能用流体压强与流速的关系解释，故D符合题意。
【点评】本题考查了对流体压强与流速关系的理解，要能与实际现象相结合，并能与大气压现象相区分。
【变式1-1】（2023春 叙州区期末）如图所示的生活情境中，不是流体与流速物理现象的是（　　）
A．热气球慢慢上升
B．向两张中间吹气
C．列车站台禁越黄标线
D．向漏斗快速吹气
【答案】A
【分析】流体压强与流速的关系：流速越大的地方，压强越小；流速越小的地方，压强越大，据此分析判断。
【解答】解：A、热气球慢慢上升利用的是空气的浮力，故A不符合题意；
B、没有吹气时，纸的中间和外侧的压强相等，纸在重力的作用下自由下垂。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，故B不符合题意；
C、人离高速列车比较近时，人和列车的之间的空气流速大、压强小，人外侧的压强不变，人受到向列车方向的压强差，容易被压向列车，故人站在高铁站的安全线以外候车，故C不符合题意；
D、将一个乒乓球对着漏斗的细管处，对准漏斗细管口用力向下吹气，因为乒乓球上方的空气流速大，压强小，乒乓球下方的空气流速小，压强大，乒乓球受到一个竖直向上的压力差，所以乒乓球紧贴在漏斗上不下落，故D不符合题意。
【点评】掌握流体压强跟流速的关系，能用流体压强解释有关的问题。
【变式1-2】（2023春 莱州市期末）如图所示，当手撑雨伞走在路上，一阵大风吹来，伞面将被“吸”得发生严重变形。下列判断推理及其解释，正确的是（　　）
A．伞面被向下“吸”，伞上方的压强小于下方的压强
B．伞面被向下“吸”，伞上方的压强大于下方的压强
C．伞面被向上“吸”，伞上方的压强小于下方的压强
D．伞面被向上“吸”，伞上方的压强大于下方的压强
【答案】C
【分析】根据空气的流速和压强的关系进行分析。流体在流速大的地方压强较小，在流速小的地方压强较大。
【解答】解：由图知，相同时间内，空气通过伞上方的路程大于伞下方的路程，所以伞上方的空气流速大于下方。根据流体的流速越大、压强越小，伞下方的压强大于上方的压强，伞在向上压强差的作用下被吸向上方。故选：C。
【点评】掌握流体的流速和压强的关系，并能用流体压强解释生活中遇到的相关物理问题。
【变式1-3】（2022 烟台）如图所示的实例中，能利用流体压强与流速的关系解释的是（　　）
A．拦河坝设计得下宽上窄
B．锅炉水位计显示水位
C．用吸管吸饮料
D．自制喷雾器喷雾
【答案】D
【分析】（1）液体压强随深度增加而增大；（2）上端开口、底部连通的容器，是连通器；（3）吸管吸饮料时，利用了大气压；（4）流体流速大的地方，压强小。
【解答】解：A、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A错误；B、锅炉水位计与锅炉内下端相连通，上端开口，是连通器，水位计可以显示锅炉内水位，故B错误；C、用吸管吸饮料，饮料就会上升到嘴中，是因为管内的气压小于外界大气压，饮料在大气压力作用下上升，故C错误；D、向上管中吹气时，上管上端空气流速大，压强小，大气压不变，管内外压强差的作用下上升、喷雾，故D正确。
【点评】本题考查了生活中的现象与对应的物理量知识，平时学习物理知识时要多联系生活实际、多举例、多解释，提高利用所学物理知识分析实际问题的能力。
【题型2】 流体压强与流速的关系及其应用
方法点拨 液体和气体都具有流动性，统称为流体（如：空气、水等）。流体流动时的压强称作流体压强，空气和水流动时有快有慢，流体在流速大的地方压强较小，在流速小的地方压强较大。联系生活实际用流体压强与流速的关系解释现象是命题方向，一般出现选择题、填空题或简答题。 1．利用流体压强与流速的关系解释现象 （1）首先要弄清哪部分流速快、哪部分流速慢； （2）其次根据流体压强与流速的关系判断哪部分受到的压强大，哪部分受到的压强小； （3）根据物体所受压强差作用将会产生什么表现形式和现象。 2．流速大小关系的判断方法 （1）自然流动——如流动的空气、水流，一般是在较宽阔的地方流速慢，较狭窄的地方流速快。 （2）高速运动的物体周围，离物体越近的地方流体的流速越大，压强越小。 （3）物体表面凸出的地方，其周围流体的流速大。
（2023春 怀化期末）为了安全，禁止随意下河游泳，因为看似平静的水面下往往暗藏水流“旋涡”，水流“旋涡”容易将附近的人“吸”进去，造成溺水事故，这是因为“旋涡”内的水（　　）
A．流速小，压强大 B．流速小，压强小
C．流速大，压强大 D．流速大，压强小
【答案】D
【分析】流体流速越大的地方压强越小，流速越小的地方压强越大。
【解答】解：水流“旋涡”的外部的水流速小，压强大，“旋涡”内的水流速大，压强小，则压强差的作用下，容易将附近的人“吸”进去。故选：D。
【点评】掌握流体压强跟流速的关系，能用流体压强知识解释有关的问题。
【变式2-1】（2023春 景洪市校级期中）如图所示，小强同学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，并将手指移开，那么以下分析正确的是：（　　）
A．乒乓球会下落，因为其上方气体流速增大，压强变大
B．乒乓球不会下落，因为其上方气体流速增大，压强变小
C．乒乓球会下落，因为其上方气体流速增大，压强变小
D．乒乓球不会下落，因为其上方气体流速增大，压强变大
【答案】B
【分析】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。
【解答】解：当从漏斗口向下用力吹气时，气流沿漏斗的壁快速流出，速度比较大，乒乓球的上部气流流速大，压强比较小，乒乓球的下部受到的大气压是不变的，托着乒乓球不会掉下来。故只有选项B说法正确。
【点评】掌握流体的流速和压强的关系，并能解释有关的问题是解答的关键。
【变式2-2】（2023春 天桥区期中）两艘船相距较近并排同向行驶，两船会靠的越来越近，甚至发生碰撞，这是因为两船间（　　）
A．水的流速大，压强大于两船外侧的压强
B．水的流速大，压强小于两船外侧的压强
C．水的流速小，压强大于两船外侧的压强
D．水的流速小，压强小于两船外侧的压强
【答案】B
【分析】从船内外两侧水流速度的不同入手分析，结合流体压强与流速的关系，从而得到答案。
【解答】解：两艘船并排行驶时，两船内侧的水流速度大，外侧的水流速度小，根据流体压强与流速的关系可知，两船内侧水的压强小于两船外侧水的压强，在这个压强差的作用下，两船会向中间靠拢，出现相撞的情形，故B正确，ACD错误。
【点评】明确船内外两侧水流速度的不同，知道流体压强与流速的关系是此题的突破口。
【变式2-3】（2023 威海）如图所示，阀门1和阀门2均关闭，A、B、C三根竖管内的水面相平，此时装置相当于　 　。若阀门1、阀门2均打开，水在管道内持续流动，则三根竖管内水面最低的是　 　。（选填“A”、“B”或“C”）
【答案】连通器；C。
【分析】（1）上端开口不连通，下部连通的容器叫做连通器；
（2）流体压强与流速的关系：流体流速大的位置压强小。
【解答】解：（1）当阀门1和阀门2均关闭时，A、B、C三根竖管上端开口，底部相通，构成连通器；
（2）若阀门1、阀门2均打开，横截面积越小的位置，水流速越快，产生的压强越小，水的高度越小，所以C的压强最小，水的高度最低，A的压强最大，水的高度最大。
【点评】本题考查了连通器的原理和流体压强跟流速的关系：流体流速越大，压强越小。
【题型3】 飞机的升力
方法点拨 飞机前进时，机翼与周围的空气发生相对运动，相当于有气流迎面流过机翼。气流被机翼分成上下两部分，由于机翼横截面的形状通常做成上面凸起、下面平直的形状，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。因此在机翼的上下表面产生了压强差，这就是向上的升力。
（2023 青海）如图所示，C919是我国首架自主研发的大型商用客机。飞机的机翼横截面呈现上凸下平的流线型，机翼上方的空气流速　 　，压强　 　。
【答案】大；小。
【分析】流体压强与流速有关，流体流速越大的位置，压强越小。
【解答】解：飞机的机翼横截面呈现上凸下平的流线型，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，产生向上的压强差，形成升力。
【点评】本题考查了对流体压强与流速关系的理解与应用，属基础题。
【变式3-1】（2023 沈阳）我国自主研发的C919大型客机，如图所示，于2023年5月28日圆满完成首次商业航班飞行。下列说法正确的是（　　）
A．机翼是利用气体流速大，压强大的原理获得升力
B．起飞时，飞机在跑道上加速滑行时惯性逐渐增大
C．降落时，随着高度降低，飞机相对于跑道是静止的
D．落地后，静止在停机坪上的飞机受到的力相互平衡
【答案】D
【分析】A、气体流速大的位置压强小；B、惯性大小取决于物体的质量，与物体的运动状态无关；C、物体机相对于参照物的位置发生变化，则物体是运动的；D、二力平衡的条件：大小相等、方向相反、作用在同一直线上，作用在同一物体上。
【解答】解：A、机翼是利用气体流速大，压强小的原理获得升力，故A错误；B、惯性大小取决于物体的质量，与物体的运动状态无关，起飞时，飞机在跑道上加速滑行时惯性不变，故B错误；C、降落时，随着高度降低，飞机相对于跑道的位置发生变化，是运动的，故C错误；D、落地后，静止在停机坪上的飞机受到的重力和支持力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，作用在同一物体上，为一对平衡力，故D正确。
名师点拨：本题考查液体压强与流速的关系、惯性知识、运动与静止的确定和二力平衡的条件。
【变式3-2】（2023春 台儿庄区期中）下列各图所示的情境中，利用了“流体压强与流速的关系”原理的是（　　）
A．图甲所示飞机机翼横截面的上表面弯曲、下表面比较平的形状，可以产生升力
B．图乙所示水库堤坝设计成“上窄下宽”的形状
C．图丙所示在铁桶中放少量的水，用火加热，沸腾之后把桶口堵住，铁桶被压扁了
D．图丁所示用吸管喝饮料
【答案】A
【分析】（1）流体流速越大的地方，压强越小；
（2）液体压强随深度的增加而增大；
（3）大气压强是由于空气具有重力和流动性而产生的，吸盘、吸管吸饮料、覆杯实验等都证明了大气压强的存在；
（4）用吸管喝饮料是大气压作用的结果。
【解答】解：A．相等时间内，气体经过飞机机翼上方时，路程长，气体流速大，气体压强小，气体经过飞机机翼下方时，路程短，气体流速小，气体压强大，故飞机受到向上的压强差，受到向上的升力作用，故A符合题意；
B．水库堤坝设计成“上窄下宽”的形状是为了防止液体压强随深度的增加而增大给堤坝造成危害，故B不符合题意；
C．用火加热后的铁桶内的水变成了水蒸气充满了铁桶，当用冷水浇桶时，桶内的水蒸气遇冷液化，桶内的气压减小，外界的大气压大，在大气压的作用下，铁桶被压扁了，故C不符合题意；
D．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D不符合题意。
【点评】本题考查了流体压强跟流速的关系、大气压的作用、液体压强特点等，属于比较基础的习题。
【变式3-3】（2023 黑龙江）2023年5月28日12时31分，由C919大型客机执飞的东方航空MU9191航班，从上海虹桥机场飞抵北京首都国际机场。请描述飞机如何获得升力？（图乙是机翼横切面图）
【答案】在相同是时间内，空气经过上方的路程长，速度大；经过下方的路程短，速度小。上方空气流速越大，压强越小；下方空气流速越小，压强越大。所以机翼上方的气流对机翼的压强小于机翼下方的气流对机翼的压强，使机翼上下表面存在压强差，这就是飞机向上的升力，这是利用空气流速越大，压强越小的原理。
【分析】飞机机翼上方空气流速大压强小，下方空气流速小压强大，机翼在压强差的作用下，受到升力作用。
【解答】答：在相同是时间内，空气经过上方的路程长，速度大；经过下方的路程短，速度小。上方空气流速越大，压强越小；下方空气流速越小，压强越大。所以机翼上方的气流对机翼的压强小于机翼下方的气流对机翼的压强，使机翼上下表面存在压强差，这就是飞机向上的升力，这是利用空气流速越大，压强越小的原理。
【点评】本题考查了飞机的升力、流体压强与流速的关系，难度不大。

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