专题32 大气压强、流体压强与流速关系类问题（原卷版+解析版）--【夺分宝典】力学知识体系必考重点亮点难点（专练）

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专题32 大气压强、流体压强与流速关系类问题
一、选择题
1.（2023云南） 在如图所示的情景中，利用了大气压强的是（ ）

A. 借助铅垂线砌墙B. 用吸管喝饮料
C. U形排水管D. 运动员跳远
【答案】B
【解析】A．建筑工人常用重垂线检查墙壁是否竖直，这是利用了重力的方向始终是竖直向下的，故A不符合题意；
B．用力吸气，吸管内的气压小于外界大气压，饮料在外界大气压的作用下，被压入口腔内，利用了大气压，故B符合题意；
C．下水道U形弯管在结构上符合上端开口、底部相连通的特点，是连通器的应用，故C不符合题意；
D．跳远运动员跳远时助跑为了使起跳前具有较大的速度，由于惯性可以跳的更远，利用了惯性，故D不符合题意。故选B。
2. （2023天津）小华利用饮料瓶完成了如图所示的实验，可以证明大气压存在的是（ ）

A. 瓶子悬空水不流出B. 水从侧孔喷出
C. 用手弹开纸片D. 将瓶按入水中感到费力
【答案】A
【解析】A．由于大气压的作用，瓶子内的水不会流出，证明了大气压的存在，故A符合题意；
B．水从杯子侧面小孔中喷出，说明液体中左右方向也有压强，故B不符合题意；
C．用手弹开纸片，钢球由于具有惯性，不与纸片一起飞出，故C不符合题意；
D．将瓶按入水中感到费力，是瓶在水中受到浮力，故D不符合题意。
故选A。
3. （2023江苏徐州）如图所示，将压水泵插入水桶中，从上端向下按压，水就会从出水口流出。按压作用是使桶内气压（ ）

A. 大于大气压B. 等于大气压
C. 小于大气压D. 变为零
【答案】A
【解析】将压水泵插入水桶中，从上端向下按压，桶内空气变多，气压变大，当桶内水面上方气体压强大于大气压时，水就会在桶内气压的作用下从出水口流出。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
4. （2023山东济南）如图所示为鱼缸中的电动过滤增氧泵的原理图。电动机带动水泵的叶轮旋转把水从进水口吸入，从喷水口中快速喷出，空气就会从进气管进入水中，随水流一起从出水口流出。下列说法正确的是（ ）

A. 水从进水口进入水泵，主要利用了大气压
B. 水从水泵中快速甩出来，水泵对水做了功
C. 喷水口越狭窄，进气管底端的压强就越小
D. 增氧泵工作时，把电能转化为水的机械能
【答案】ABCD
【解析】A．当水泵工作时，泵内气压小于外界大气压，水在外界大气压的作用下被压入水泵内，主要是利用大气压来工作的，故A正确；
B．当水从出水管口快速喷出时，水泵对水做功，将水从出水管口压出，故B正确；
C．喷水口越狭窄，流速越大，压强越小，所以进气管底端的压强就越小，外界大气压就会将更多的空气压入到出水管中，故C正确；
D．增氧泵工作时，消耗电能，产生机械能，将电能转化为水的机械能，故D正确。故选ABCD。
5. （2023四川成都）地球被几百千米厚的大气层包围着，大气对浸在其中的物体有压强。以下实例中，与大气压作用有关的是（ ）
A. 沙漠越野车安装宽大的车轮
B. 用吸管吸玻璃杯中的饮料
C. 船经过船闸从上游驶往下游
D. 利用圆木滚动来搬运巨石
【答案】B
【解析】A．沙漠越野车安装宽大的车轮，是在压力一定的条件下，通过增大受力面积减小压强，故A不符合题意；
B．当用吸管吸饮料时，先吸走管中的空气，使管内气压减小，这时大气压就把饮料压入管中，从而进入人的嘴中，故B符合题意；
C．船经过船闸从上游驶往下游，是利用连通器的原理，故C不符合题意；
D．利用圆木滚动来搬运巨石，变滑动为滚动减小摩擦，故D不符合题意。故选B
6. （2023山东烟台）如图所示实例中，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
【解析】A．打开伞上凸下平，刮风时，伞上方空气流速快，压强小；伞下方空气流速慢，压强大，产生一个向上的力，伞面会被向上“吸”起，故A不符合题意；
B．向两张纸之间吹气，中间气体流速快，压强小，纸两侧气体流速慢，压强大，则两张纸会被压向中间，相互“吸”起来，故B不符合题意；
C．如果乘客距离行驶的列车太近，乘客靠近列车这侧空气流速快，压强小；外侧空气流速相对较慢，压强大，产生的压力差会把乘客压向列车，造成危险，故C不符合题意；
D．将吸盘压在光洁的瓷砖表面，排出里面的空气，吸盘在大气压的作用下，紧紧“吸”在瓷砖上，与流体压强与流速的关系无关，故D符合题意。故选D。
7. 在如图所示的四个实验装置中，能用来探究流体压强与流速关系的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】A．如图所示的装置，当风从该装置吹过时，其上下表面空气流动速度不同，导致其上下表面产生压强差，使该装置受到向上的力的作用，该力可以通过测力计指针的偏转来反映，所以该装置可以用来探究流体压强与流速关系，故A符合题意；
B．该装置是用弹簧测力计测量物体的重力，故B不符合题意；
C．该装置是托里拆利实验装置，用来测量大气压的值，故Ｃ不符合题意；
Ｄ．该装置是用密度计测量液体密度，故Ｄ不符合题意。
8. 图所示能够说明流体压强与流速关系的是（ ）
A. 拦河坝设计成上窄下宽
B. 向下吹气，乒乓球不下落
C. 用吸盘搬运玻璃
D. 站在安全线以外候车
【答案】BD
【解析】A．因为液体的压强随深度的增加而增大，拦河坝设计成上窄下宽，会更好的保护拦河坝，故A不符合题意；
B．用漏斗向下吹气，乒乓球不落下，漏斗上方的空气流动速度变大，压强变小，故B符合题意；
C．用吸盘搬运玻璃，在使用吸盘时，吸盘内的空气会被抽出，大气压能把吸盘紧紧的压在玻璃上，故C不符合题意；
D．列车在行驶时，周围的空气流动速度变大，压强会变小，为了保护候车乘客的安全，需要站在安全线以外候车，故D符合题意。
9．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．图甲所示飞机机翼形状，可以产生升力
B．图乙所示水库堤坝设计成“上窄下宽”
C．图丙所示地漏存水杯可以隔离下水道异味
D．图丁所示用吸管喝饮料
【答案】A
【解析】（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）连通器的原理：连通器中装同种液体时，液体静止时，液面相平。
（4）用吸管喝饮料是大气压作用的结果。
A、相等时间内，空气经过飞机机翼上方时，路程长，空气流速大，空气压强小，空气经过飞机机翼下方时，路程短，空气流速小，空气压强大，故飞机受到向上的压强差，受到向上的升力作用，这是利用流体压强跟流速的关系，故A正确。
B、水库堤坝制成上窄下宽的形状，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错误。
C、地漏存水杯是连通器，连通器中装同种液体时，液体静止时，液面相平，故地漏存水杯中水起到水封的作用，能隔绝下水道的异味，故C错误。
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错误。
【点评】本题考查了流体压强跟流速的关系、大气压的作用、连通器的应用、液体压强特点等，属于比较基础的习题。
10．小明采用“向漏斗口吹气，观察乒乓球状态”的方法来探究流速对流体压强的影响。以下方案不合理的是（ ）
A．竖直向上吹气 B．水平向右吹气 C．竖直向下吹气 D．斜向下吹气
【答案】A
【解析】A.不吹气时，乒乓球受到的重力和支持力是平衡力，乒乓球处于静止状态；竖直向上吹气时，乒乓球底部空气流速大压强小，乒乓球上面流速小压强大，产生向下的压力，乒乓球受竖直向下的重力，乒乓球还受到支持力作用，这三个力是平衡力，乒乓球也处于静止状态，所以竖直向上吹气没有改变乒乓球的运动状态，不能很好的探究流体流速对流体压强的影响，故选项正确。
B.不吹气时，乒乓球由于重力作用会滚下来，水平向右吹气时，乒乓球左侧空气流速大压强小，乒乓球右侧空气流速小压强大，产生向左的压力，乒乓球保持静止状态，所以水平向右吹气改变了乒乓球的运动状态，可以探究流速对流体压强的影响，故选项错误。
C.不吹气时，乒乓球由于重力作用会滚下落，竖直向下吹气时，乒乓球上方空气流速大压强小，乒乓球下方空气流速小压强大，产生向上的压力，乒乓球保持静止状态，所以竖直向下吹气改变了乒乓球的运动状态，可以探究流速对流体压强的影响，故选项错误。
D.不吹气时，乒乓球由于重力作用会滚下来，斜向下吹气时，乒乓球右上方空气流速大压强小，乒乓球左下方空气流速小压强大，产生向右上方的压力，乒乓球保持静止状态，所以斜向下吹气改变了乒乓球的运动状态，可以探究流速对流体压强的影响，故选项错误。
二、填空题
1. 小明用气球做了以下三个实验。如图-1，吹风机在工作时，吹风口能“吸”住气球，是利用了气球上放空气流速大，压强______。如图-2，气球放在热水烫过的玻璃瓶口，过一会在______的作用下被“吸”入瓶中。如图-3，在头发上摩擦过的气球靠近细水流，水流偏离竖直方向，是因为该气球带了______，对细水流产生了吸引力。
【答案】 ① 小 ②大气压（强） ③ 电（荷）
【解析】气球上放空气流速大，压强小，产生一个向上的压力差，与重力平衡，故可以被吸住。
气球放在热水烫过的玻璃瓶口，热水变冷，玻璃瓶内的气体温度变低，气压变小，小于外界大气压时，在大气压的作用下被吸引住了。
在头发上摩擦过的气球靠近细水流，水流偏离竖直方向，是因为该气球带了电荷，吸引轻小物体。
2.近期某地出现了龙卷风特殊天气，龙卷风内外存在巨大的压强差是由于其中心空气流速大，压强______ ，导致周边的物体被“吸入”龙卷风中心；某人用手机拍下龙卷风的照片，手机镜头相当于______ 透镜。
【答案】小 凸
【解析】根据流体压强和流速的关系可知，“东方之星”游轮受龙卷风的影响而倾覆，这是因为龙卷风的中心空气流速大、压强小；
手机镜头相当于一个凸透镜，成倒立、缩小的实像。
3.如图所示，用弹簧测力计挂上飞机机翼模型，再用电风扇对着机翼模型吹风。因为在流体中，流速越大的位置，压强______（选填“越大”、“越小”或“不变”），所以增大风速，弹簧测力计示数______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
【答案】 (1)越小 (2) 减小
【解析】（1）所有流体（包括气体在内）都是流速大的位置，压强小。
（2）当风速增大时，机翼模型受到的向上的升力增大。测力计的读数等于机翼的重力减去机翼受到的升力，而机翼的重力是不变的，所以，测力计读数会减小。
4．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。
5. （2023四川成都）如图甲是我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇，其内部有两个气囊，主气囊内充满氦气（密度小于空气），副气囊内充有空气。当驻空的浮空艇要上浮时，排出副气囊内的部分空气，使浮空艇受到的重力______浮力，实现上浮。图乙是国产大飞机C919，飞机在空中飞行时，机翼上表面的空气流速大，压强______，机翼的上下表面形成压力差，使飞机获得升力。

【答案】 小于 小
【解析】根据物体的浮沉条件，驻空的浮空艇要上浮时，排出副气囊内的部分空气，使浮空艇受到的重力小于浮力，实现上浮。
流速大（小）的地方压强小（大），图乙是国产大飞机C919，飞机在空中飞行时，机翼上表面的空气流速大，压强小，机翼的上下表面形成压力差，使飞机获得升力。
6. 接种疫苗的注射器针尖做得很细是利用________的方法来增大压强。如图是护士给患者输液的装置，药水瓶盖上插着两根管，均插入药液中，一根给患者输液。另一根“闲置”，如图所示，在输液过程中，当瓶内气压减小时，在_________的作用下使空气通过这根“闲置管”进入瓶内。
【答案】 减小受力面积 大气压
【解析】由可知，增大压力或减小受力面积可增大压强，而注射器针尖做得很细是减小了受力面积来增大压强，使得针尖更容易刺破皮肤。
如果瓶内是密闭空间，随着药水瓶内药液的减少，药液深度降低，药液上方的气体压强越来越小，当瓶内压强小于外界大气压时，瓶内药液将无法流出。在瓶内连入“闲置管”后，瓶内和瓶外连通，当药液流出后，在大气压的作用下，空气顺着“闲置管”进入瓶内，始终保持药液上方的气压为大气压，使得药液可以持续流出。
7. （2023江苏泰州）如图所示是气象站释放的一种无动力探空气球，升空过程中因大气压逐渐______，气球会慢慢膨胀；它携带的探空仪会采集各种气象数据，并将数据通过______传回到地面气象站；气球上升至平流层后会随着气流飘向远方，此时它相对于气流是______的；因高空严寒，为防止探空仪内的精密仪器被冻坏，其外壳要用______好的材料制成。

【答案】 减小 电磁波 静止 隔热性能
【解析】因为气压随高度升高而降低，无动力探空气球，升空过程中会因大气压逐渐变小，而慢慢膨胀。
无动力探空气球距离地面较远，所以携带的探空仪会采集各种气象数据，是通过电磁波传回到地面气象站。
球上升至平流层后会随着气流飘向远方，此时它相对于气流位置不变，是静止的。
因高空严寒，而精密仪器受低温影响，可能会损坏，所以为了防止探空仪内的精密仪器被冻坏，其外壳要用隔热性能好的材料制成。
8. 如图所示为某同学设计的冷热水混合淋浴器。图中水平连接部分管径较细，冷水流经此处时，流速大、压强 ，瓶中的热水在 的作用下上升，与冷水混合得到温水。
【答案与】小；大气压
【解析】冷水经过混合淋浴器最细部分时，由于管子突然变细，水流速度加快，细部分压强变的很小，热水壶中的热水在大气压的作用下被压上，进入混合器和冷水混合，变成温度适宜的温水，从而从浴器的喷头处流出。
三、简答题
1．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。
2．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．
3．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．这两张纸将会怎样运动？为什么会出现这种现象？
【答案】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”．
【解析】流体压强与流速的关系：流速越大，压强越小；流速越小，压强越大．
本题的解题关键是分析纸面内外的空气流速关系，从而运用“气体的流速越大，压强越小；流速越小，压强越大”的原理进行分析．
4.（2023辽宁锦州） 2023年5月28日上午10时32分，我国具有自主知识产权的商用大型客机C919执行MU9191航班，从上海虹桥机场起飞，飞往北京首都国际机场，开启这一机型全球首次商业载客飞行，飞机起飞后加速升空的过程如图所示。请利用所学的相关物理知识回答：
（1）飞机的动力来源于强大的喷气发动机，喷气发动机是热机的一种，热机工作时的能量是如何转化的？
（2）飞机在升空过程中舱外大气压强如何变化？
（3）飞机获得升力的原理是什么？

【答案】见解析
【解析】（1）热机工作时将内能转化机械能。
（2）大气压随海拔高度的增加而减小，故飞机在升空过程中，故舱外大气压强变小。
（3）流体流速越大的位置压强越小，机翼上凸下平，机翼上方空气流速大，压强小，机翼下方空气流速小，压强大，产生向上的压强差，即升力。
5. （2023辽宁营口）把饮料吸管A插在盛水的杯子中，另一根吸管B的管口贴紧在A管的上端，往B管中吹气，则：
（1）A管中的水面如何变化？
（2）固定翼飞机飞行时，机翼上产生升力的原因与之相同。请用所学物理知识解释产生升力的原因，并在答题卡的虚线框内画出机翼横截面的大致形状。

【答案】见解析
【解析】（1）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差，液面上升。
（2）机翼产生上升的升力，下方受到的压强大于上方受到的压强，下方空气流速越小，压强越大，上方空气流速越大，压强越小，在相同时间内，空气经过上方的路程长、速度大；经过下方的路程短、速度小。所以飞机的机翼上凸下平，如图所示：