人教版八下物理9.5流体压强与流速的关系同步练习(优生加练 )(学生版+教师版)

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人教版八下物理9.5流体压强与流速的关系同步练习(优生加练 )(学生版+教师版)

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人教版八下物理9.5流体压强与流速的关系同步练习(优生加练)
一、选择题
1.如图1,连通器中的水静止,此时水面上方a、b处的气压为pa0、pb0。在b上方持续水平吹气,水面稳定后如图2所示,此时a、b处的气压为pa、pb。水面下c、d处水的压强为pc、pd,若大气压保持不变,则(  )
A.pc> pd B.pa> pb C.pa0>pa D.pb0=pb
【答案】B
【知识点】大气压的综合应用;流体压强与流速的关系
【解析】【解答】ABCD、吹气前,该装置为连通器,连通器的水静止不流动时,水面是相平的,水面上方的压强是相同的,所以pa0=pb0;在b上方持续水平吹气,b中液面的上方的空气的流速变大,压强变小,所以;由于b处的流速变大,压强变小,所以pb0>pb;此时左侧两管相当于是一个连通器,液体密度相同,c、d处深度相同,所以pc=pd;故ACD错误,B正确。
故选:B。
【分析】底部连通、上端开口的容器为连通器;连通器的液体静止不流动时,液面是相平的;流体压强与流速的关系:流速越大的位置压强越小,流速越小的位置压强越大。
2.右图是某城市的“”形地下通道俯视图。为了解决过道的自然通风问题,设计师在墙壁上做出一些凸出部分(设计图中用“”表示)。其中设计合理的是
A. B.
C. D.
【答案】A
【知识点】流体压强与流速的关系;流体压强与流速关系的探究实验
【解析】【解答】A :通道两侧的凸出部分可以引导空气在通道内形成对流,有利于自然通风,设计合理。故A正确;
B :这种设计对空气的引导和对流效果不明显,不太能有效解决自然通风问题,设计不太合理。故B错误;
C:这样的设计不能很好地促进空气的流动和交换,不利于自然通风,设计不合理。故C错误;
D :与 C 选项类似,不利于空气的有效流动和通风,设计不合理。故D错误。
综上所述,正确答案是 A。
【分析】 首先明确需要解决的是过道自然通风问题,即要使空气能够有效流动形成对流。通道两侧的凸出设计能较好地引导空气流动,形成有效对流。
3.跑车尾部常安装有如图1所示的气流偏导器,以提高跑车高速行驶时的稳定性,已知气流偏导器的形状如图2所示,下列关于气流偏导器的说法中正确的是(  )
A.气流偏导器下方流速大,压强小
B.气流偏导器下方流速大,压强大
C.气流偏导器上方流速大,压强小
D.气流偏导器上方流速大,压强大
【答案】A
【知识点】流体压强与流速的关系;流体压强与流速关系的探究实验
【解析】【解答】A :气流经过气流偏导器时,由于下表面凸起,空气流经的路程长,流速大,根据流体压强特点,流速大压强小。故A正确;
B :气流偏导器下方流速大,压强应小而不是大。故B错误;
C :气流偏导器上方相对较平,空气流速较小,压强应较大,而不是流速大压强小。故C错误;
D :如前面分析,上方流速小压强才大。故D错误。
综上所述,正确答案是 A
【分析】 首先观察气流偏导器的形状,上表面较平,下表面凸起。根据流体压强与流速的关系,当空气流过时,下表面空气流速会比上表面快。而流体流速越大的地方压强越小,所以气流偏导器下方流速大,压强小,上方流速相对较小,压强大
二、填空题
4.如图所示是“胜哥”表演“隔空打物武功”的视频截图,该老师在大水缸后向点燃到蜡烛方向猛击一掌(掌不碰到大水缸),蜡烛竟然灭了,原因是受到手掌的作用,空气向前运动,手掌停下后,空气因   继续从水缸两侧流到蜡烛周围,因为流速大的地方压强   ,于是产生指向蜡烛的气流把蜡烛吹灭。
【答案】惯性;小
【知识点】惯性及其现象;流体压强与流速的关系
【解析】【解答】老师在大水缸后向点燃到蜡烛方向猛击一掌(掌不碰到大水缸),受到手掌的作用,空气向前运动,手掌停下后,空气因为具有惯性,继续从水缸两侧流到蜡烛周围;
根据流体压强和流速的关系可知,流速大的地方压强小,所以产生指向蜡烛的气流把蜡烛吹灭。
【分析】空气也有质量,所以它也具有惯性;流体的流速越大的地方压强越小。
5.如图所示,“胜哥”将硬币吹入盘中,是利用空气流速越大,压强越   的原理,若硬币的质量为m,底面积为S,则硬币上下表面的气压差至少为   ,若空气密度ρ、流速v、与压强p的关系可以表示为0.5ρv +p=C(式中C是一个确定不变的常量),则刚好将硬币吹起时吹气速度v=   。
【答案】小;mg/S;
【知识点】压强的大小及其计算;流体压强与流速的关系
【解析】【解答】在硬币上方沿着与桌面平行方向用力吹口气时,硬币上方的空气流速大于下方的空气流速,则硬币上方的气体压强小于下方的气体压强,硬币受到向上的压力差,使硬币能飞入盘中;所以该活动是利用空气流速越大,压强越小的原理;吹硬币时,硬币上表面受到向下的压力F上、下表面受到向上的压力F下、硬币的自重G;刚好被吹起时,F下=F上+G,即:硬币上、下表面的压力差△F=F下-F上=G=mg,硬币上下表面的气压差至少为△p=。
根据关系式0.5ρv +p=C可知此时硬币上方的压强为:p上=C-0.5ρv2,硬币下方的压强为:p下=C(空气流速为0),那么硬币上下方的压强差为:△p=p下-p上=0.5ρv2;因为△F=△p S,所以,0.5ρv2 S=mg,则刚好将硬币吹起时吹气速度v=;故答案为:小;mgS;。
【分析】(1)流体在流速大的地方压强较小,在流速小的地方压强较大;(2)对硬币受力分析,硬币刚要被抬起时,仍处于平衡状态,根据平衡条件求出硬币上、下表面的压力差,利用压强公式求出上下表面的气压差;(3)根据题目给出的空气流速和压强的关系式和硬币下方的空气流速为0,可知硬币上方和下方的压强表达式,求出硬币上下方的压强差,又因为△F=△p S,硬币刚要被抬起时,仍处于平衡状态,由平衡条件列方程△F=mg,即0.5ρv2 S=mg,然后求出空气的速度。
6.春节期间,“胜哥”乘飞机去上海探亲。在飞机上升的过程中,外界大气压强   (选填“变大”、“变小”或“不变”);在飞机飞行过程中,机翼上方的空气流速快,压强   ,因此获得了向上的升力。
【答案】变小;小
【知识点】大气压强与高度的关系;飞机的升力
【解析】【解答】大气压随海拔的升高而减小;飞机上升时,海拔升高,外界大气压变小。
流体流速大的地方压强小;机翼上方空气流速快,压强小,下方空气流速慢,压强大,产生向上的压强差,获得向上的压力差,产生升力。故第1空填:变小;第2空填:小。
【分析】海拔越高,大气压越低;流体在流速大的地方压强小。
7.如图所示,一充满水的圆形水管左粗右细,a、b为同一水平面上的两点,当水向右流动时,水管中有一气泡,随水向右运动,气泡经过   (选填“a”或“b”)点时的体积较小。
【答案】a
【知识点】流体压强与流速关系的探究实验
【解析】【解答】一充满水的圆形水管左粗右细,a、b为同一水平面上的两点,当水向右流动时,水流在a点时的速度较小,a点所在位置水的压强较大,所以气泡经过a点时的体积较小。
故答案为:a。
【分析】根据水流在a点时的速度较小,a点所在位置水的压强较大。
三、实验探究题
8.“胜哥”在探究“硬币起飞”的条件。
(一)查寻规律:在地面附近同一高度或高度差不显著的情况下,空气流速v与压强p的关系可表示为式中C是常量,表示空气密度。根据上述关系式可知
(1)空气流速越大,压强   ;空气流速越小,压强   。
(2)常量C表示空气流速为0时的   。
(二)设计实验:本研究需要测量硬币的质量m(或重力G)和硬币上(或下)表面面积S。
(三)探究条件:如图所示,“胜哥”在水平桌面上放置一个硬币并沿箭头所示方向吹气,气流通过硬币上部,由于硬币下面没有气流通过,从而产生压力差,给硬币一个向上的动力。
(3)根据上述流速与压强的关系式可知,硬币下方空气压强   。(用上述物理量的符号表示,下同)
(4)刚好将硬币吹起时,硬币上、下表面的压力差   。
【答案】小;大;压强;C;G或者
【知识点】流体压强与流速的关系;流体压强与流速关系的探究实验
【解析】【解答】探究硬币起飞的条件时,
(1)根据伯努利原理,在流体中,流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。
(2)根据材料内容,当空气流速为0时,计算出p=C,则常量C表示空气流速为0时,压强的大小。
(3)在吹硬币时,硬币下方的空气流速为0,代入公式,硬币下方空气压强p下=C。
(4)吹硬币时,硬币受到三个力:硬币上表面的压力F上、下表面的压力F下、重力G;被吹起时:F下=F上+G,即:硬币上、下表面的压力差ΔF=G;
或硬币上方的受到的压力:
硬币下方受到的压力:F下=p下S=CS
则上下的压力差为:
【分析】(1)流体在流速大的地方压强小,流速小的地方压强大;
(2)根据深度和压强关系,判断压强的大小;
(3)根据流速大小,计算空气中压强的大小;
(4)根据物体受到上下的压力,计算压力差的大小。
9.在现实生活中,当一块平板以一定的冲角(平板与水平方向的夹角)α在空气中水平运动时,平板会受到一个竖直向上的升力FL(如图),升力公式为 (CL为升力系数,是一个没有单位的数值,ρ为空气的密度,v为平板的速度,S为平板的面积)。
(1)在研究某飞机机翼的CL与α的关系时,获得如下数据:
α/° 0 5 10 15 20 25
CL 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.3
由表中数据可以看出:随着冲角增大,升力系数   。上述关系可以用图中的图线   来表示(选填“甲”或“乙”);
(2)根据上述升力公式可知,若加快飞机飞行速度,就会使升力增大,飞机就会向上飘。若要保持飞行高度不变,就应保持飞机的升力不变,因而需要减小   。
【答案】(1)先变大,后变小;甲
(2)冲角
【知识点】流体压强与流速的关系;飞机的升力
【解析】【解答】(1)由表中数据可知,冲角在 范围内,升力系数随着冲角的增大而增大。但是冲角超过 ,升力系数随着冲角的增大而减小;它们的关系可以用图中的图线甲来表示。(2)由升力公式 可知,飞机飞行时所受升力大小与升力系数、空气密度、飞机飞行速度、机翼的展开面积四个因素有关,在飞机飞行时这四个因素当中可以人为改变的因素只有飞机飞行速度和升力系数,故在增大机速的同时要使飞升受到的升力不变,需减小冲角从而使升力系数降低。
【分析】(1)根据实验中测量的数据分析:升力系数随着冲角的增大而增大;(2)根据升力公式,若保持高度不变,要保持升力不变,需要减小冲角。
10.风车是利用风力做功的装置,“胜哥”对风车的工作过程等进行了相关研究:
(1)当风正面垂直吹向静止叶片时,如图甲所示,从正面看,叶片A会   (选填“顺时针”或“逆时针”)转动:
(2)质量为m、速度为v的物体,其动能的表达式为E=mrv2. 如图乙所示,每秒流经风车叶片的空气可近似看作一个“圆柱形风柱”。某风车的叶片长度为l,已知空气密度为ρ,当风速为v时,该“风柱”模型具有的风能表达式为E=   (表达式中的物理量均用符号表示):
(3)某风力发电站风车的风能利用率可达45%.风能利用率指可用的风能与经过叶片的风能的比值。若实际每秒经过叶片的风能E与风速的三次方v3的关系如图丙所示,当v≤3m/s时,风车几乎无法获得风能;当5m/s≤v<10m/s时,E与v3成正比。则当风速v=10m/s时,1h内可用的风能为   J(为方便计算,π取近似值为3)。
【答案】(1)顺时针
(2)
(3)2.916X1010
【知识点】流体压强与流速的关系
【解析】【解答】(1) 由图甲可知,风叶上表面一面较平,下面一面较弯曲,风正面垂直吹向静止叶片时,上面流速慢,压强大,下面流速快,压强小,故叶片受到向下的压强差,则叶片会顺时针转动;
(2)根据题意可知, “风柱”的横截面S=πr2=πl2,
“风柱”的长度L=vt=v×1m/s,
“风柱”的体积V=SL=πl2v,
“风柱”的质量为m=ρV=ρπl2v;
那么“风柱”模型具有的风能表达式为E=。
(3)当5m/s≤v≤10m/s时,E与v3成正比,由图i可知,图像的斜率相同,
则;
解得:E10=60π×105J=1.8×107J;
则1h内可用的风能为:1.8×107J×3600×45%=2.916×1010J。
【分析】(1) 流速大的地方压强小;流速小的地方压强大;
(2) 先求出风柱的横截面积和长度,再求出体积,利用公式m=ρV求出质量,最后根据动能表达式计算即可;
(3)首先根据“ 当5m/s≤v<10m/s时,E与v3成正比”计算1h内经过叶片的风能,再与风能利用率相乘即可。
四、科普阅读题
11.阅读短文,回答问题。
大气压与人类生活
我们生活在地球大气层的底部,大气压与我们的生活息息相关。
人体肺部的模型如图1所示,当人体要吸气时,胸廓扩张,膈肌下降,肺内气压①________,在大气压的作用下,外界富含氧气的新鲜空气经气道进入肺泡内进行气体交换;人体要呼气时,膈肌舒张,胸廓依靠弹性回收,肺内气压②________,使交换后的含二氧化碳的气体排出体外,这样便构成了一次呼吸而使生命得以维持。
大气压随高度而变化,在海拔2km以内,每升高10m,大气压约减少100Pa。高空空气稀薄,大气压降低,空气中含氧量减少,不能满足人体需要。因此,人在海拔3~4km的高度时,就会感到头晕、头痛、耳鸣,甚至恶心、呕吐;在海拔4km以上的高度时,这些反应就更厉害了。
深圳是一个多台风的地区,台风是在热带洋面上生成发展的低气压系统也叫热带气旋,因为热带低压中心气压比外界低,所以周围空气涌向热带低压,遇热上升,供给了热带低压较多的能量,超过输出能量,此时,热带低压里空气旋转更厉害,中心最大风力升高,中心气压进一步降低。等到中心最大风力达到一定标准时,就会提升到更高的一个级别,热带低压提升到热带风暴,再提升到强热带风暴、台风,有时能提升到强台风甚至超强台风,这要看能量输入与输出比决定,输入能量大于输出能量,台风就会增强,反之就会减弱。一般低压区气流会上升,把近地面的水汽带到温度更低的空中,从而凝结变成云并形成降水,所以多阴雨天气,反之高气压区多晴朗的天气。
(1)将文中空格补充完整:①   ,②   (均选填“增大”、“减小”、“不变”)
(2)某同学在生物课上制作了如图2所示模拟呼吸运动的模型,B图表示正在   (选填“吸气”或“呼气”),肺内气压   (选填“大于”“小于”“等于”)外界大气压。
(3)深圳梧桐山海拔为943.7米,如果山脚入口大气压为1000百帕,则距山脚高度为900米处的大气压为   百帕。夏季台风来临前,深圳陆地多被台风外围的高压区所控制,所以这几天的天气一般多为   (选填“大风大雨”或“高温晴朗”)。台风过境时,流速很大的风平行于窗户吹过,安装不稳的玻璃窗户更容易向   (选填“室内”或“室外”)掉落。
【答案】减小;增大;吸气;小于;910;高温晴朗;室外
【知识点】大气压强与高度的关系;大气压的综合应用;流体压强与流速的关系
【解析】【解答】(1)当人体要吸气时,胸廓扩张,膈肌下降,肺内气压减小,肺内气压小于外界大气压,在气压差的作用下,外界富含氧气的新鲜空气经气道进入肺泡内进行气体交换;人体要呼气时,膈肌舒张,胸廓依靠弹性回收,肺内气压增大,肺内气压大于外界大气压,在气压差的作用下,使交换后的含二氧化碳的气体排出体外,这样便构成了一次呼吸而使生命得以维持;
(2)B图中,B图表示正在吸气,肺内气压小于外界大气压;
(3)大气压随高度而变化,在海拔2km以内,每升高10m,大气压约减少100Pa。则距山脚高度为900米处的大气压减小量为:
则距山脚高度为900米的大气压为:
1000百帕-90百帕=910百帕
夏季台风来临前,深圳陆地多被台风外围的高压区所控制,由图可知,空气流动方向向下,不会形成对流雨,所以这几天的天气一般多为高温晴朗。
台风过境时,流速很大的风平行于窗户吹过,室外的流速变大,压强变小,室内气压大于室外气压,形成的压强差向室外,安装不稳的玻璃窗户更容易向室外。
【分析】(1)呼吸运动的过程是:吸气时,膈肌与肋间肌收缩,引起胸腔前后、左右及上下径均增大,肺随之扩大,造成肺内气压小于外界大气压,外界气体进入肺内,形成主动的吸气运动;当膈肌和肋间外肌舒张时,肋骨与胸骨因本身重力及弹性而回位,结果胸廓缩小,肺也随之回缩,造成肺内气压大于外界气压,肺内气体排出肺,形成被动的呼气运动;
(2)A图示表示膈肌舒张,膈顶上升,肺内气体排出,是呼气过程;B图示表示膈肌收缩,膈顶下降,外界气体进入肺内,是吸气过程;
(3)根据大气压随高度而变化,在海拔2km以内,每升高10m,大气压约减少100Pa。计算出距山脚高度为900米处的大气压减小量,利用山脚的气压减去大气压减小量,得到距山脚高度为900米的大气压;夏季台风来临前,深圳陆地多被台风外围的高压区所控制,结合图进行分析,得出这几天的天气;根据流体压强和流速的关系分析安装不稳的玻璃窗户的倒向。
12.阅读短文并回答问题。
中国某著名品牌设计了一款混动汽车,该车重为20000N,在水平路面匀速行驶时,其仪表盘如图1所示。(g取10N/kg)
(1)若正常行驶的汽车在水平路面上紧急刹车时,驾驶员和乘客由于   将会   (选填“向前倾”或“向后仰”);
(2)该汽车静止在地面时,汽车对地面的压力为   N,若汽车每个轮子对地面的接触面积为,则汽车对地面的压强为   Pa;
(3)在水平路面匀速行驶时,汽车受到的阻力为   N;
(4)为了进一步提高汽车的性能,该品牌近期发布了一款纯电动跑车(如图2),流线式的设计能够降低整车风阻,同时新车还加入了造型夸张的尾翼。小明同学为了模仿汽车向前行驶时气流对尾翼的影响,自制了一个模型,将其固定在托盘测力计上,在汽车模型的正前方用电扇迎面吹风,来模拟行驶过程中通过尾翼的气流,小明观察到托盘测力计示数   (选填“变大”、“变小”或“不变”),因此说明行驶时汽车尾翼能够产生   (选填“向上”或“向下”)的力。
【答案】(1)惯性;向前倾
(2);
(3)1000
(4)变大;向下
【知识点】惯性及其现象;二力平衡的条件及其应用;压力及重力与压力的区别;压强的大小及其计算;流体压强与流速的关系
【解析】【解答】(1) 第1、2空、 正常行驶的汽车在水平路面上紧急刹车时,驾驶员和乘客的脚随车厢一起停止运动,而人的上半身由于惯性要保持原来的运动状态,所以人会向前倾倒。故第1空填” 惯性 “,第2空填” 向前倾 “;
(2) 第1空、 该汽车静止在水平路面上时,地面受到的压力
。故该空填” “;
第2空、 地面受到的压强
。故该空填” “;
(3) 第1空、 由图1知汽车的功率为
速度为
汽车的功率
汽车的牵引力为
因为汽车在水平路面匀速行驶,所以由二力平衡条件可知,汽车受到的阻力
。故该空填” 1000 “;
(4)第1、2空、电吹风机吹风后,气流会流经尾翼模型,因尾翼模型“下凸”,则相同时间内空气通过模型下表面的路程长、流速大,由流体压强与流速关系可知向上的气体压强小;而尾翼模型上方平直,相同时间内空气通过模型上表面的路程短、流速小,模型受到向下的气体压强大,从而形成了一个向下的压力差,所以托盘测力计的示数变大。故第1空填” 变大 “,第2空填” 向下 “。
【分析】阐述了汽车紧急刹车时人向前倾倒的原因是惯性。对于汽车静止在水平路面的情况,分析地面所受压力与汽车重力的关系以及压强与压力和接触面积的关系。通过图 1 中的功率和速度信息,利用功率公式算出牵引力,再根据汽车匀速行驶时牵引力与阻力的关系确定阻力大小。解释了电吹风机吹风后尾翼模型产生压力差的原因及导致托盘测力计示数变化和压力方向的情况。
13.阅读短文,回答文后的问题。
浮子流量计
某种气体浮子流量计的结构如图所示,一个上粗下细的锥形管,管内倒放着一个圆锥体浮子。工作时,竖直安装该流量计,气体从锥形管下端流入,然后流过圆锥体浮子与锥形管之间的环形空隙,从上端流出,浮子上下端产生气压差形成浮子上升的力。如果浮子受到气流的升力较大,就会向上移动,环形空隙加大,气体流速变小,浮子的升力就会变小,这样浮子最终稳定在某一位置,这个位置的高低就反映了气体流量的大小。
(1)根据文中内容可知,浮子上端气体流速   浮子下端的气体流速;
(2)圆锥体浮子所受气体浮力很小,可以忽略。对于某个浮子流量计,气流对浮子的升力和流速成正比,比例系数为k,浮子的质量为m。当浮子稳定在某一高度时,气体流速的表达式为v=   ;
(3)浮子流量计能反映的最大流量是有限的,如果要让这个浮子流量计能反映更大的流量,则该圆锥体浮子选用下面哪种材料制作更合适 。
A.铝 B.铁
【答案】(1)大于
(2)
(3)B
【知识点】流体压强与流速的关系
【解析】【解答】(1)由浮子流量计的仪器其结构图可知,浮子上端周围空间小,下端周围空间大,由此可知浮子上端气体流速大于浮子下端的气体流速。(2)根据“气流对浮子的升力和流速成正比,比例系数为k”得F=kv①当浮子的质量为m,浮子稳定在高度h时F=G=mg②,①②可得v= (3)根据(2)中的关系式得到,要想使浮子流量计能反映更大的流量,需要增大浮子的重力,故需要用密度更大的材料制作浮子,铁的密度大于铝的密度,所以选择铁更合适。
【分析】(1)空间越小时,气体的流速会较大;(2)根据物体受到的力的关系,利用质量和力与流速关系计算流速大小;(3)物体的体积一定时,物体的质量越大,反应的流速越大。
14.阅读短文,回答问题
流体阻力
物体在流体中运动时,会受到阻力作用,该阻力叫做流体阻力。流体阻力大小跟相对运动速度大小有关,速度越大,阻力越大:跟物体的横截面积有关,横截面积越大,阻力越大;跟物体的形状有关,头圆尾尖这种形状通常叫做流线型的物体受到的阻力较小。物体从高空由静止下落,速度会越来越大,所受阻力也越来越大,下落一段距离后,当阻力大到与重力相等时,将以某一速度作匀速直线运动,这个速度通常被称为收尾速度。某研究小组做了“空气对球形物体阻力大小与球的半径和速度的关系”的实验,测量数据见下表。
小球编号 1 2 3
小球质量(g) 3 6 54
小球半径(×10-3m) 5 5 15
小球的收尾速度(m/s) 18 5 50
(1)关于流体的阻力,下列说法正确的是 。
A.飞机为了减小阻力,应做成头尖尾圆的形状
B.人游泳时身体应尽可能保持流线型,可增大水对人体的作用力
C.一张纸揉成纸团从空中下落较快,是因为纸团受到的阻力小
D.海豚等海洋动物能在水中高速潜行,是因为它们的横截面积较小,阻力较小
(2)2号小球受到空气阻力最大时的速度为    ,此时空气阻力为    N(g=10N/kg)。
(3)取半径相同的小球,质量小的小球收尾速度    (选填“A.大”或“B.小”)
(4)对于3号小球,当速度为40m/s时,空气阻力    (选填“A.大于”、“B.等于”或“C.小于”)重力。
(5)假设小球由静止下落,且高度足够高,则3号小球的速度随时间变化的大致图像为   (选填“A.甲”或“B.乙”)。
【答案】(1)C
(2)50m/s;6×10-2
(3)B. 小
(4)C小于
(5)A. 甲
【知识点】速度公式及其应用;流体压强与流速的关系
【解析】【解答】(1)A.飞机为了减小阻力,要做成头圆尾尖的形状,A不符合题意;B.人游泳时保持流线型可以减小阻力,B不符合题意;C.纸团横截面积减小,受到的阻力较小,下落较快,C符合题意;海洋生物在水中可以高速游动,是流线型可以减小阻力,D不符合题意;(2)根据图像,2号小球受到空气阻力最大时的速度为50m/s,最大速度时阻力和重力相等,为;(3)比较1和2,质量越小的收尾速度越小;(4)对于3号小球,当速度小于最大的速度时,阻力小于重力;(5)由于速度越大受到的阻力越大,速度会变慢,甲图符合题意。
【分析】(1)减小横截面积可以减小阻力;
(2)根据物体的质量计算重力,收尾时受到的阻力和重力相等;
(3)根据半径相同的小球,比较质量大小不同时速度的大小;
(4)当速度小于最大速度时,受到的阻力小于物体重力;
(5)当物体开始加速下落时,阻力会变大,速度会减慢。
15.阅读材料,回答问题。
山东舰一直被称为首艘国产航母,不仅因为它是我国独立自主建造的第一艘航母,更因为山东舰的设计理念、重要系统、建造材料,如电磁兼容系统、动力系统、阻拦系统、航母特种钢等,都是我国独立自主研发的,完全没有依赖进口,并且拥有完全自主产权,百分百实现了中国航母中国造。航母上配备大量先进装备,其中舰载机是航母战斗力的核心,歼15(J15)是我国第一代多用途舰载喷气式战斗机,如表是歼15战斗机的部分技术参数,推重比是指飞机飞行时发动机的总推力与飞机总重的比值。所谓翼载指飞机的最大起飞质量与机翼面积的比值。
空机质量 最大起飞质量
17.5t 32.5t
推重比 发动机最大巡航推力
0.4-0.9
(1)航母的舰体呈流线型,目的是   。歼15战斗机是喷气式战斗机,它是靠燃料燃烧时产生的气体向后高速喷射而使飞机向前飞行,这说明了物体间力的作用是   的;
(2)下列说法正确的是____;
A.舰载机在航母上着落时,舰钩对拦阻索的拉力小于拦阻索对舰钩的拉力
B.舰载机着落在航母甲板上受支持力是因为航母甲板发生了形变
C.舰载机在航母上着落时,随着速度的减小,舰载机的惯性逐渐减小
D.航母沿直线匀速航行,停在水平甲板上的舰载机运动状态发生了改变
(3)若歼15飞机的翼载是,则机翼面积为   ;强度比是材料所能承受的最大撞击力与最大拉力的比值,在航母上的飞机拦阻索建造时,已知该材料的强度比是0.8,要让拦阻索材料能够承受的飞机着舰时最大撞击压强为,那么使用的材料面积能承受的最大拉力为   N;
(4)为庆祝“山东舰”列装服役,各种焰火缤纷绽放。有一种质量为100g的叫做“高声”的焰火,其特点是不会爆炸,能够持续向下喷射火焰,产生大小为自重6倍的恒定的推力,因其速度快产生啸叫声,所以称为“高声”。经实验测量,这种焰火在运动时,受到的阻力与速度的关系如图所示,则焰火受到的最大阻力为   N,焰火能够达到的最大速度为   m/s。(火药的质量不计)
【答案】(1)减小水的阻力;相互
(2)B
(3)65;
(4)5;11
【知识点】力作用的相互性;重力及其大小的计算;二力平衡的条件及其应用;压强的大小及其计算;流体压强与流速的关系
【解析】【解答】(1) 第1空、 航母的舰体呈流线型,目的是减小航行时受到的海水阻力,故该空填“ 减小水的阻力 ”;
第2空、 歼 15 战斗机是喷气式战斗机,它靠燃料燃烧时产生的气体向后高速喷射而使飞机向前飞行,这说明了物体间力的作用是相互的,故该空填“ 相互”;
(2)A:舰钩对拦阻索的拉力与拦阻索对舰钩的拉力是一对相互作用力,大小相等,A 错误;
B:舰载机着落在航母甲板上,航母甲板对舰载机有支持力,是因为航母甲板发生了形变,B 正确;
C:惯性只与物体的质量有关,与速度无关,舰载机质量不变,惯性不变,C 错误;
D:航母沿直线匀速航行,停在水平甲板上的舰载机保持静止状态,运动状态没有发生改变,D 错误。
综上,正确的是 B。
(3) 第1空、根据翼载的定义可得, 翼载 则机翼面积为 ,故该空填“65”;
第2空、 根据压强公式 P=F/S, 1cm2=1×10-4m2。可得最大撞击力 F撞=P×S= ×1×10-4m2=4×104N。因为强度比是 0.8,即最大撞击力与最大拉力的比值是 0.8,所以最大拉力 F拉=F撞÷0.8=4×104N÷0.8=5×104N。故该空填“5×104N”。
(4) 第1空、焰火的重力为
最大的推力为
当焰火上升时,焰火受到竖直向下的重力和阻力、竖直向上的推力,所以最大阻力为,故该空填“5”;
第2空、由图可知,当阻力最大为5N时,焰火能够达到的最大速度 故该空填“11”。
【分析】
五、作图题
16.“胜哥”将如图丙所示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,请画出水流动时两个竖直管中液面的大致位置.
【答案】解:如图所示:
【知识点】流体压强与流速的关系
【解析】【分析】水平放置的玻璃管的粗细不同,水在较细的玻璃管里的流速快,产生的水压小,所以它能支持的水柱要短一些,即在它上方形成的水柱液面要低一些;同理,水在较粗的玻璃管里的流速慢,产生的水压稍大,所以它能支持的水柱要高一些,即在它上方形成的水柱液面要高一些.
六、综合题
17.如图1甲所示,放学途中,小红撑着伞在雨中行走。一阵大风吹来,伞面被吹翻。她猜想伞面受到升力的大小可能与空气的流速有关,于是设计了如图乙所示的实验进行验证。
小红用纸板制作了一个上凸下平的模型代替伞面,将其固定在一个托盘测力计上;在模型的正前方用电风扇迎面吹风,模拟气流。打开电风扇,调整气流速度,读出测力计的示数,记入表中:
风速 无风 低速 高速
托盘测力计示数 18 16 10
(1)分析表中数据可知:空气低速流过时,模型所受升力为   ;空气流速越快,模型受到的升力越   (选填“大”或“小”);
(2)每到夏天都会有人在电动车上加装遮阳伞,如图1丙所示,该电动车快速行驶时,伞面会受到较大的升力,导致车辆对地的压力   (选填“大于”“小于”或“等于”)车辆和人的总重力,进而   (选填“增大”或“减小”)了车轮与地面间的摩擦力,带来极大的安全隐患;
(3)如2图所示,为解决某地下商城“工”字形通道中过道的通风问题,工程师设计了以上、、三种方案;弧形部分为墙面凸出部分,其中最有效的是方案   ;如图所示,当风向向右,则过道内的空气流动方向是向   (选填“上”或“下”)。
【答案】(1)2;大
(2)小于;减小
(3)B;上
【知识点】二力平衡的条件及其应用;流体压强与流速的关系
【解析】【解答】(1)①根据表格可知,无风时测力计的示数为18N,则模型的重力为G=18N。
当空气低速经过时,测力计的示数为16N,那么模型受到的浮力:F升力=G-F示数=18N-16N=2N;
②根据表格数据可知,当空气流速增大时,测力计的示数逐渐减小,根据F升力=G-F示数可知,模型受到的升力越大。
(2)如图1丙所示,该电动车快速行驶时,伞面会受到较大的升力,根据F压力=G-F升力可知,车辆对地的压力小于车辆和人的总重力,进而减小了车轮与地面间的摩擦力,带来极大的安全隐患;
(3)①A.两个通道都是平面,空气流速相等,则气压相等,那么过道没有空气经过;
B.上面的通道为曲面,下面通道为平面,则上面空气流速大而气压小,下面空气流速小而压强大,那么空气从下向上流动,从而形成风;
C.两个通道都是曲面,空气流速相等,则气压相等,那么过道没有空气经过。
故选B。
【分析】(1)①当无风时,模型不会受到升力,此时测力计的示数等于模型的重力。当空气低速经过时,根据表格确定此时测力计的示数,根据平衡力的知识F示数=G-F升力计算模型受到的升力。
②根据表格分析空气流速加快时测力计的示数变化,再根据F升力=G-F示数比较升力的大小变化。
(2)根据F压力=G-F升力确定车辆对地面压力的变化,再根据摩擦力与压力的关系分析车轮与地面之间摩擦力的大小变化即可;
(3)根据流体压强和流速的关系分析解答。空气总是从压强大的位置流向压强小的位置。
18.随着时代的进步,轿车的车速和性能有了较大提升,某娇车如图所示,它的质量是1.6t,每个轮子与地面的接触面积是0.02m2,g=10N/kg。
(1)求它空载时,静止在地面上受到的压强。
(2)若汽车在匀速行驶时,受到的摩擦力为车重的0.1倍,求汽车牵引力的大小。
(3)当轿车高速行驶时,对地面的压力会   (选填“不变”“变大”“变小”),请用所学过的物理知识分析其原因   .
【答案】(1)解:轿车空载静止在地面上时,地面受到的压力:F=G=mg=1.6×103kg×10N/kg=1.6×104N,
地面上受到的压强: = =2×105Pa,
(2)解:因汽车匀速行驶时,受到的阻力和牵引力是一对平衡力,
所以,汽车的牵引力:F牵=f=0.1G=0.1×1.6×104N=1600N;
(3)变小;原因:小汽车的形状上面凸起,下面平直,在水平路面上高速行驶时,流过上方的空气流速快,下方的流速慢,上方的压强小,下方的压强大,产生向上的压力差,减小对地面的压力。
【知识点】压强的大小及其计算;流体压强与流速的关系
【解析】【分析】(1)由压强公式求p=出它对地面的压强;
(2)阻力和牵引力是一对平衡力,两个力的大小相等;
(3)流体压强大小与流速关系: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.
19.“胜哥”在实验室做“流体压强与流速关系”的演示实验:如图甲所示的是由粗细不同的三节塑料管A、B、C连接而成的装置,三节管中分别接有三个相同传感器的探头,传感器与电脑相连。老师将抽气机与C管右端相连后开始平稳抽气,电脑绘制出的三节管中的气体压强随时间变化的p—t图像如图乙所示。已知①②③三条图线分别对应粗细不同的三节管中气体压强随时间变化的情况,则由图像可知:
(1)“胜哥”在抽气过程中,实验室的大气压为   Pa;0~4s时,   塑料管中的气体流速最快,图像①是   塑料管中的气体压强随时间变化的图像(后两空均选填“A”、“B”或“C”);
(2)此实验说明了流动的气体,流速大处压强   (选填“大”或“小”);当老师将抽气的吹风机调换挡位后,图像中①②③三条图线出现了下移,由此可以判断三节管中气体的流速   (选填“增大”或“减小”);
(3)利用流体压强与流速的关系,解决某地下商城“工”字形通道中过道的通风问题,技术员设计了以下几种方案;如图丙所示,黑色部分为墙面凸出部分,M是安装在过道顶的换气扇,其中既有效又节能的是    (填字母序号)。
【答案】(1)1.013×105;A;C
(2)小;增大
(3)B
【知识点】流体压强与流速关系的探究实验
【解析】【解答】 (1)、由图乙可知,图像与纵轴的交点即为实验室的大气压,大小为1.013×105Pa;0~4s时,A塑料管中最细,其中的气体流速最快,压强减小的最多。所以图像①是C塑料管中的气体压强随时间变化的图像;
(2)此实验说明了流动的气体,流速大处压强小;当老师将抽气的吹风机调换挡位后,图像中①②③三条图线出现了下移,说明压强在减小,由此可以判断三节管中气体的流速增大;
(3) A.由流体流速快的地方,压强小可知,过道中墙面凸出,则过道空流速大,压强小,两侧通道的气体都流向过道,减弱通风,A不符合题意;
B.右侧通道墙面凸出,则右侧通道内空气流速大,压强小,则空气由左侧通道向右侧通道流动,加强过道空气流速,B符合题意;
C.两侧通道墙面凸出,则两侧通道内空气流速相同,压强相同,过道内空气流速不变,C不符合题意;
D.过道中安装排扇,不能节能,D不符合题意。
故选B。
【分析】 (1)、由图乙可知,图像与纵轴的交点即为实验室的大气压;A塑料管中最细,其中的气体流速最快,压强减小的最多,C塑料管中最粗,其中的气体流速最慢,压强减小的最小对应图像① ;
(2)此实验说明了流动的气体,流速大处压强小;图线出现了下移,说明压强在减小,所以三节管中气体的流速增大;
(3) 要让过道中的空气能流向通道,需要让通道处的空气流速增大,压强减小。
20.1981年发型后我国就把大飞机项目砍了,导致许多年后我国的飞机工业一蹶不振。庆幸的是在后来在党的英明决策下重新启动。经过多次试飞和验证飞行,C919终于在2023年5月28日迎来了商业首飞。同年6月,C919顺利完成首个商业航班飞行,正式进人民航市场,开启常态化商业运行。飞机的机翼采用如图乙所示的形状,请回答:
(1)飞机的机头做成流线型的目的是什么;
(2)请结合飞机机翼的形状,说明飞机受到的升力是怎样产生的。
【答案】(1)做成流线型的目的是可以减小空气的阻力;
(2)机翼上凸下平,空气通过机翼上方时空气流速大,压强小,流过下方时流速小,压强大,这样就会产生向上的升力
【知识点】流体压强与流速的关系;飞机的升力
【解析】【解答】答: 做成流线型的目的是可以减小空气的阻力;
机翼上凸下平,空气通过机翼上方时空气流速大,压强小,流过下方时流速小,压强大,这样就会产生向上的升力
【分析】 知道流线型设计可减小空气阻力;
在流体中,流速越大的位置,压强越小。
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人教版八下物理9.5流体压强与流速的关系同步练习(优生加练)
一、选择题
1.如图1,连通器中的水静止,此时水面上方a、b处的气压为pa0、pb0。在b上方持续水平吹气,水面稳定后如图2所示,此时a、b处的气压为pa、pb。水面下c、d处水的压强为pc、pd,若大气压保持不变,则(  )
A.pc> pd B.pa> pb C.pa0>pa D.pb0=pb
2.右图是某城市的“”形地下通道俯视图。为了解决过道的自然通风问题,设计师在墙壁上做出一些凸出部分(设计图中用“”表示)。其中设计合理的是
A. B.
C. D.
3.跑车尾部常安装有如图1所示的气流偏导器,以提高跑车高速行驶时的稳定性,已知气流偏导器的形状如图2所示,下列关于气流偏导器的说法中正确的是(  )
A.气流偏导器下方流速大,压强小
B.气流偏导器下方流速大,压强大
C.气流偏导器上方流速大,压强小
D.气流偏导器上方流速大,压强大
二、填空题
4.如图所示是“胜哥”表演“隔空打物武功”的视频截图,该老师在大水缸后向点燃到蜡烛方向猛击一掌(掌不碰到大水缸),蜡烛竟然灭了,原因是受到手掌的作用,空气向前运动,手掌停下后,空气因   继续从水缸两侧流到蜡烛周围,因为流速大的地方压强   ,于是产生指向蜡烛的气流把蜡烛吹灭。
5.如图所示,“胜哥”将硬币吹入盘中,是利用空气流速越大,压强越   的原理,若硬币的质量为m,底面积为S,则硬币上下表面的气压差至少为   ,若空气密度ρ、流速v、与压强p的关系可以表示为0.5ρv +p=C(式中C是一个确定不变的常量),则刚好将硬币吹起时吹气速度v=   。
6.春节期间,“胜哥”乘飞机去上海探亲。在飞机上升的过程中,外界大气压强   (选填“变大”、“变小”或“不变”);在飞机飞行过程中,机翼上方的空气流速快,压强   ,因此获得了向上的升力。
7.如图所示,一充满水的圆形水管左粗右细,a、b为同一水平面上的两点,当水向右流动时,水管中有一气泡,随水向右运动,气泡经过   (选填“a”或“b”)点时的体积较小。
三、实验探究题
8.“胜哥”在探究“硬币起飞”的条件。
(一)查寻规律:在地面附近同一高度或高度差不显著的情况下,空气流速v与压强p的关系可表示为式中C是常量,表示空气密度。根据上述关系式可知
(1)空气流速越大,压强   ;空气流速越小,压强   。
(2)常量C表示空气流速为0时的   。
(二)设计实验:本研究需要测量硬币的质量m(或重力G)和硬币上(或下)表面面积S。
(三)探究条件:如图所示,“胜哥”在水平桌面上放置一个硬币并沿箭头所示方向吹气,气流通过硬币上部,由于硬币下面没有气流通过,从而产生压力差,给硬币一个向上的动力。
(3)根据上述流速与压强的关系式可知,硬币下方空气压强   。(用上述物理量的符号表示,下同)
(4)刚好将硬币吹起时,硬币上、下表面的压力差   。
9.在现实生活中,当一块平板以一定的冲角(平板与水平方向的夹角)α在空气中水平运动时,平板会受到一个竖直向上的升力FL(如图),升力公式为 (CL为升力系数,是一个没有单位的数值,ρ为空气的密度,v为平板的速度,S为平板的面积)。
(1)在研究某飞机机翼的CL与α的关系时,获得如下数据:
α/° 0 5 10 15 20 25
CL 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.3
由表中数据可以看出:随着冲角增大,升力系数   。上述关系可以用图中的图线   来表示(选填“甲”或“乙”);
(2)根据上述升力公式可知,若加快飞机飞行速度,就会使升力增大,飞机就会向上飘。若要保持飞行高度不变,就应保持飞机的升力不变,因而需要减小   。
10.风车是利用风力做功的装置,“胜哥”对风车的工作过程等进行了相关研究:
(1)当风正面垂直吹向静止叶片时,如图甲所示,从正面看,叶片A会   (选填“顺时针”或“逆时针”)转动:
(2)质量为m、速度为v的物体,其动能的表达式为E=mrv2. 如图乙所示,每秒流经风车叶片的空气可近似看作一个“圆柱形风柱”。某风车的叶片长度为l,已知空气密度为ρ,当风速为v时,该“风柱”模型具有的风能表达式为E=   (表达式中的物理量均用符号表示):
(3)某风力发电站风车的风能利用率可达45%.风能利用率指可用的风能与经过叶片的风能的比值。若实际每秒经过叶片的风能E与风速的三次方v3的关系如图丙所示,当v≤3m/s时,风车几乎无法获得风能;当5m/s≤v<10m/s时,E与v3成正比。则当风速v=10m/s时,1h内可用的风能为   J(为方便计算,π取近似值为3)。
四、科普阅读题
11.阅读短文,回答问题。
大气压与人类生活
我们生活在地球大气层的底部,大气压与我们的生活息息相关。
人体肺部的模型如图1所示,当人体要吸气时,胸廓扩张,膈肌下降,肺内气压①________,在大气压的作用下,外界富含氧气的新鲜空气经气道进入肺泡内进行气体交换;人体要呼气时,膈肌舒张,胸廓依靠弹性回收,肺内气压②________,使交换后的含二氧化碳的气体排出体外,这样便构成了一次呼吸而使生命得以维持。
大气压随高度而变化,在海拔2km以内,每升高10m,大气压约减少100Pa。高空空气稀薄,大气压降低,空气中含氧量减少,不能满足人体需要。因此,人在海拔3~4km的高度时,就会感到头晕、头痛、耳鸣,甚至恶心、呕吐;在海拔4km以上的高度时,这些反应就更厉害了。
深圳是一个多台风的地区,台风是在热带洋面上生成发展的低气压系统也叫热带气旋,因为热带低压中心气压比外界低,所以周围空气涌向热带低压,遇热上升,供给了热带低压较多的能量,超过输出能量,此时,热带低压里空气旋转更厉害,中心最大风力升高,中心气压进一步降低。等到中心最大风力达到一定标准时,就会提升到更高的一个级别,热带低压提升到热带风暴,再提升到强热带风暴、台风,有时能提升到强台风甚至超强台风,这要看能量输入与输出比决定,输入能量大于输出能量,台风就会增强,反之就会减弱。一般低压区气流会上升,把近地面的水汽带到温度更低的空中,从而凝结变成云并形成降水,所以多阴雨天气,反之高气压区多晴朗的天气。
(1)将文中空格补充完整:①   ,②   (均选填“增大”、“减小”、“不变”)
(2)某同学在生物课上制作了如图2所示模拟呼吸运动的模型,B图表示正在   (选填“吸气”或“呼气”),肺内气压   (选填“大于”“小于”“等于”)外界大气压。
(3)深圳梧桐山海拔为943.7米,如果山脚入口大气压为1000百帕,则距山脚高度为900米处的大气压为   百帕。夏季台风来临前,深圳陆地多被台风外围的高压区所控制,所以这几天的天气一般多为   (选填“大风大雨”或“高温晴朗”)。台风过境时,流速很大的风平行于窗户吹过,安装不稳的玻璃窗户更容易向   (选填“室内”或“室外”)掉落。
12.阅读短文并回答问题。
中国某著名品牌设计了一款混动汽车,该车重为20000N,在水平路面匀速行驶时,其仪表盘如图1所示。(g取10N/kg)
(1)若正常行驶的汽车在水平路面上紧急刹车时,驾驶员和乘客由于   将会   (选填“向前倾”或“向后仰”);
(2)该汽车静止在地面时,汽车对地面的压力为   N,若汽车每个轮子对地面的接触面积为,则汽车对地面的压强为   Pa;
(3)在水平路面匀速行驶时,汽车受到的阻力为   N;
(4)为了进一步提高汽车的性能,该品牌近期发布了一款纯电动跑车(如图2),流线式的设计能够降低整车风阻,同时新车还加入了造型夸张的尾翼。小明同学为了模仿汽车向前行驶时气流对尾翼的影响,自制了一个模型,将其固定在托盘测力计上,在汽车模型的正前方用电扇迎面吹风,来模拟行驶过程中通过尾翼的气流,小明观察到托盘测力计示数   (选填“变大”、“变小”或“不变”),因此说明行驶时汽车尾翼能够产生   (选填“向上”或“向下”)的力。
13.阅读短文,回答文后的问题。
浮子流量计
某种气体浮子流量计的结构如图所示,一个上粗下细的锥形管,管内倒放着一个圆锥体浮子。工作时,竖直安装该流量计,气体从锥形管下端流入,然后流过圆锥体浮子与锥形管之间的环形空隙,从上端流出,浮子上下端产生气压差形成浮子上升的力。如果浮子受到气流的升力较大,就会向上移动,环形空隙加大,气体流速变小,浮子的升力就会变小,这样浮子最终稳定在某一位置,这个位置的高低就反映了气体流量的大小。
(1)根据文中内容可知,浮子上端气体流速   浮子下端的气体流速;
(2)圆锥体浮子所受气体浮力很小,可以忽略。对于某个浮子流量计,气流对浮子的升力和流速成正比,比例系数为k,浮子的质量为m。当浮子稳定在某一高度时,气体流速的表达式为v=   ;
(3)浮子流量计能反映的最大流量是有限的,如果要让这个浮子流量计能反映更大的流量,则该圆锥体浮子选用下面哪种材料制作更合适 。
A.铝 B.铁
14.阅读短文,回答问题
流体阻力
物体在流体中运动时,会受到阻力作用,该阻力叫做流体阻力。流体阻力大小跟相对运动速度大小有关,速度越大,阻力越大:跟物体的横截面积有关,横截面积越大,阻力越大;跟物体的形状有关,头圆尾尖这种形状通常叫做流线型的物体受到的阻力较小。物体从高空由静止下落,速度会越来越大,所受阻力也越来越大,下落一段距离后,当阻力大到与重力相等时,将以某一速度作匀速直线运动,这个速度通常被称为收尾速度。某研究小组做了“空气对球形物体阻力大小与球的半径和速度的关系”的实验,测量数据见下表。
小球编号 1 2 3
小球质量(g) 3 6 54
小球半径(×10-3m) 5 5 15
小球的收尾速度(m/s) 18 5 50
(1)关于流体的阻力,下列说法正确的是 。
A.飞机为了减小阻力,应做成头尖尾圆的形状
B.人游泳时身体应尽可能保持流线型,可增大水对人体的作用力
C.一张纸揉成纸团从空中下落较快,是因为纸团受到的阻力小
D.海豚等海洋动物能在水中高速潜行,是因为它们的横截面积较小,阻力较小
(2)2号小球受到空气阻力最大时的速度为    ,此时空气阻力为    N(g=10N/kg)。
(3)取半径相同的小球,质量小的小球收尾速度    (选填“A.大”或“B.小”)
(4)对于3号小球,当速度为40m/s时,空气阻力    (选填“A.大于”、“B.等于”或“C.小于”)重力。
(5)假设小球由静止下落,且高度足够高,则3号小球的速度随时间变化的大致图像为   (选填“A.甲”或“B.乙”)。
15.阅读材料,回答问题。
山东舰一直被称为首艘国产航母,不仅因为它是我国独立自主建造的第一艘航母,更因为山东舰的设计理念、重要系统、建造材料,如电磁兼容系统、动力系统、阻拦系统、航母特种钢等,都是我国独立自主研发的,完全没有依赖进口,并且拥有完全自主产权,百分百实现了中国航母中国造。航母上配备大量先进装备,其中舰载机是航母战斗力的核心,歼15(J15)是我国第一代多用途舰载喷气式战斗机,如表是歼15战斗机的部分技术参数,推重比是指飞机飞行时发动机的总推力与飞机总重的比值。所谓翼载指飞机的最大起飞质量与机翼面积的比值。
空机质量 最大起飞质量
17.5t 32.5t
推重比 发动机最大巡航推力
0.4-0.9
(1)航母的舰体呈流线型,目的是   。歼15战斗机是喷气式战斗机,它是靠燃料燃烧时产生的气体向后高速喷射而使飞机向前飞行,这说明了物体间力的作用是   的;
(2)下列说法正确的是____;
A.舰载机在航母上着落时,舰钩对拦阻索的拉力小于拦阻索对舰钩的拉力
B.舰载机着落在航母甲板上受支持力是因为航母甲板发生了形变
C.舰载机在航母上着落时,随着速度的减小,舰载机的惯性逐渐减小
D.航母沿直线匀速航行,停在水平甲板上的舰载机运动状态发生了改变
(3)若歼15飞机的翼载是,则机翼面积为   ;强度比是材料所能承受的最大撞击力与最大拉力的比值,在航母上的飞机拦阻索建造时,已知该材料的强度比是0.8,要让拦阻索材料能够承受的飞机着舰时最大撞击压强为,那么使用的材料面积能承受的最大拉力为   N;
(4)为庆祝“山东舰”列装服役,各种焰火缤纷绽放。有一种质量为100g的叫做“高声”的焰火,其特点是不会爆炸,能够持续向下喷射火焰,产生大小为自重6倍的恒定的推力,因其速度快产生啸叫声,所以称为“高声”。经实验测量,这种焰火在运动时,受到的阻力与速度的关系如图所示,则焰火受到的最大阻力为   N,焰火能够达到的最大速度为   m/s。(火药的质量不计)
五、作图题
16.“胜哥”将如图丙所示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,请画出水流动时两个竖直管中液面的大致位置.
六、综合题
17.如图1甲所示,放学途中,小红撑着伞在雨中行走。一阵大风吹来,伞面被吹翻。她猜想伞面受到升力的大小可能与空气的流速有关,于是设计了如图乙所示的实验进行验证。
小红用纸板制作了一个上凸下平的模型代替伞面,将其固定在一个托盘测力计上;在模型的正前方用电风扇迎面吹风,模拟气流。打开电风扇,调整气流速度,读出测力计的示数,记入表中:
风速 无风 低速 高速
托盘测力计示数 18 16 10
(1)分析表中数据可知:空气低速流过时,模型所受升力为   ;空气流速越快,模型受到的升力越   (选填“大”或“小”);
(2)每到夏天都会有人在电动车上加装遮阳伞,如图1丙所示,该电动车快速行驶时,伞面会受到较大的升力,导致车辆对地的压力   (选填“大于”“小于”或“等于”)车辆和人的总重力,进而   (选填“增大”或“减小”)了车轮与地面间的摩擦力,带来极大的安全隐患;
(3)如2图所示,为解决某地下商城“工”字形通道中过道的通风问题,工程师设计了以上、、三种方案;弧形部分为墙面凸出部分,其中最有效的是方案   ;如图所示,当风向向右,则过道内的空气流动方向是向   (选填“上”或“下”)。
18.随着时代的进步,轿车的车速和性能有了较大提升,某娇车如图所示,它的质量是1.6t,每个轮子与地面的接触面积是0.02m2,g=10N/kg。
(1)求它空载时,静止在地面上受到的压强。
(2)若汽车在匀速行驶时,受到的摩擦力为车重的0.1倍,求汽车牵引力的大小。
(3)当轿车高速行驶时,对地面的压力会   (选填“不变”“变大”“变小”),请用所学过的物理知识分析其原因   .
19.“胜哥”在实验室做“流体压强与流速关系”的演示实验:如图甲所示的是由粗细不同的三节塑料管A、B、C连接而成的装置,三节管中分别接有三个相同传感器的探头,传感器与电脑相连。老师将抽气机与C管右端相连后开始平稳抽气,电脑绘制出的三节管中的气体压强随时间变化的p—t图像如图乙所示。已知①②③三条图线分别对应粗细不同的三节管中气体压强随时间变化的情况,则由图像可知:
(1)“胜哥”在抽气过程中,实验室的大气压为   Pa;0~4s时,   塑料管中的气体流速最快,图像①是   塑料管中的气体压强随时间变化的图像(后两空均选填“A”、“B”或“C”);
(2)此实验说明了流动的气体,流速大处压强   (选填“大”或“小”);当老师将抽气的吹风机调换挡位后,图像中①②③三条图线出现了下移,由此可以判断三节管中气体的流速   (选填“增大”或“减小”);
(3)利用流体压强与流速的关系,解决某地下商城“工”字形通道中过道的通风问题,技术员设计了以下几种方案;如图丙所示,黑色部分为墙面凸出部分,M是安装在过道顶的换气扇,其中既有效又节能的是    (填字母序号)。
20.1981年发型后我国就把大飞机项目砍了,导致许多年后我国的飞机工业一蹶不振。庆幸的是在后来在党的英明决策下重新启动。经过多次试飞和验证飞行,C919终于在2023年5月28日迎来了商业首飞。同年6月,C919顺利完成首个商业航班飞行,正式进人民航市场,开启常态化商业运行。飞机的机翼采用如图乙所示的形状,请回答:
(1)飞机的机头做成流线型的目的是什么;
(2)请结合飞机机翼的形状,说明飞机受到的升力是怎样产生的。
答案解析部分
1.B
2.A
3.A
4.惯性;小
5.小;mg/S;
6.变小;小
7.a
8.小;大;压强;C;G或者
9.(1)先变大,后变小;甲
(2)冲角
10.(1)顺时针
(2)
(3)2.916X1010
11.减小;增大;吸气;小于;910;高温晴朗;室外
12.(1)惯性;向前倾
(2);
(3)1000
(4)变大;向下
13.(1)大于
(2)
(3)B
14.(1)C
(2)50m/s;6×10-2
(3)B. 小
(4)C小于
(5)A. 甲
15.(1)减小水的阻力;相互
(2)B
(3)65;
(4)5;11
16.解:如图所示:
17.(1)2;大
(2)小于;减小
(3)B;上
18.(1)解:轿车空载静止在地面上时,地面受到的压力:F=G=mg=1.6×103kg×10N/kg=1.6×104N,
地面上受到的压强: = =2×105Pa,
(2)解:因汽车匀速行驶时,受到的阻力和牵引力是一对平衡力,
所以,汽车的牵引力:F牵=f=0.1G=0.1×1.6×104N=1600N;
(3)变小;原因:小汽车的形状上面凸起,下面平直,在水平路面上高速行驶时,流过上方的空气流速快,下方的流速慢,上方的压强小,下方的压强大,产生向上的压力差,减小对地面的压力。
19.(1)1.013×105;A;C
(2)小;增大
(3)B
20.(1)做成流线型的目的是可以减小空气的阻力;
(2)机翼上凸下平,空气通过机翼上方时空气流速大,压强小,流过下方时流速小,压强大,这样就会产生向上的升力
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