8.4流體的壓強與流速的關系

一、流體壓強與流速的關系

1.如圖所示，下列生活中的事例可初步說明的道理正確的是（）

A.用嘴能把飲料吸上來，說明嘴對飲料有吸引力

點燃蠟燭加熱附近空氣，熱空氣密度增大下降形成氣流帶動扇葉轉動

C.沙漠中的越野汽車裝有非常寬大的輪子，說明增大受力面積可以增大壓

力

D.沿紙條上方吹氣紙條會向上升起，說明氣體在流速大處壓強小，在流速小處壓強大

2.如圖所示，靜止時U形管兩側液面相平，在U形管口一端用力吹氣.下列選項中的圖形

合理的是（）

吹氣

.

3.如圖所示噴霧器工作時，小孔處空氣流速較快，壓至（選填”較大〃或“較小容

器里液面上方的空氣壓強較大，液體就沿著細管（選填"上升〃或"下降〃）。

小孔

打氣￡

4.如圖所示的小汽車在高速行駛時，車窗緊閉，當打開天窗時，天窗外空氣流速大于年內

空氣的流速，天窗外空氣的壓強車內空氣的壓強，所以車內空氣被“抽”到車外；與此

同時小汽車對地面的壓力它的重力（均選填“大于〃"等于"或"小于"）。

天窗

5.相信大家都有過如圖這樣的經歷：步行在雨中，我們會打一把傘。一陣大風吹來，雨傘

會被向上吸起來。這是因為傘上方的空氣流速_____傘下方的空氣流速，從而使傘上方的空

氣壓強傘下方的空氣壓強。（選填大于、小于或等于）

II

6.某物理課外小組制作了如圖所示的實驗裝置，大缸內的水足夠多，打開A閥門，水流入

管道，當水穩定后，a管液面高度b管液面高度（填"大于"、“小于〃或"等于"）,

依據是連通器中，水靜止時水面：再打開B閥門，在水向外流的過程中，a管

液面高度b管液面高度（填“大于〃、“小于〃或"等于〃），依據是流體

7.兩只相同的燒杯A和B中分別盛有體積相同的水和酒精（p方0.8p忒），為將它們準確區

分開來，小紅用壓強計來進行鑒別：

C乙圖D丙圖

⑴若壓強計的氣密性很差，用手指不論輕壓還是重壓橡皮膜，發現U形管兩側液面高度差

變化都很（選填"大”或“小”）。小紅把調力好的壓強計放在空氣中時，u形管兩邊的液

面應該（選填"相平"或"不相平”）；

（2）如圖甲所示，小紅先后將調節好的壓強計的探頭浸入兩種液體中，她發現A中U形管兩

側液面的高度差較大，于是認為圖甲A杯子中是水，她的結論是（選填“可靠〃或“不

可靠”）的，你判斷的理由是壓強計的探頭分別在兩種液體中的深度應該（選填"相

同”或"不相同”;

⑶小紅用自己改裝并調試好的壓強計進行實驗，如乙所示，將壓強計兩個相同的探頭分別

浸入兩種液體中，此時兩燒杯液面和U管兩邊的液面均相平，則兩燒杯中橡皮膜受液體壓

強pcP。（選填文字"大于"、"小于"或"等于〃），從而判斷出裝水的杯子是（選

填"C"、"D"）杯；

⑷學習了“流體壓強”的知識后，聰明的小明做了如下的實驗：

①小明將如圖丙所示的玻璃管與水龍頭相連，打開水龍頭調節到合適的流量，使水不至于

從堅管中溢出，則將會觀察到當水流穩定后（詵填"A"、〃B"或"C"）管中液面最高：

②小明用3D打印機制作了四種模型，分別固定在支架上，并放置于電子秤上，如圖丁所示,

用吹風機相同擋位正對模型從右向左水平吹風，其中電子秤示數明顯減小的是0

8.閱讀下列短文，回答問題。

發生在虎門大橋的渦激共振

小明看到一則新聞：2020年5月，虎門大橋發生明顯振動現象，引起了社會的廣泛關注。

國際橋梁專家分析主要原因是由于大橋發生渦激共振引起，大橋所在地區在春、夏季的主導

風向是東南風向，剛好與虎門大橋（如題1圖）接近于垂直，這樣的風向容易誘發渦激振動。

什么是“渦激振動''呢？小明帶著疑問，通過查閱資料得知：在一定條件下，如圖題-2圖所示,

流體流過阻礙物時，會在阻礙物上下兩側先后交替產牛.有規則的反向旋渦①、②、③、

@.......這一現象叫卡門渦街現象。產生旋渦的一側流速快，另一側流速慢，交替形成大小

不同的壓力，使阻礙物產生有規律的振動，即渦激振動。渦振頻率/與阻礙物的特征寬度4

和流體流速I，有關，其關系/=（A為常數）。橋體異常振動是由于橋面上安裝了L4m高

d

的臨時護欄，在特定風環境條件下產生了渦激振動。當渦振的頻率與大橋本身的固有頻率相

近時，大橋就會出現渦激共振，發生較為劇烈的振動。

人們利用渦激振動創造發明出很多有意思的東西，比如渦街流量計，該裝置內有與電子設備

相接的阻礙物，當流體通過阻礙物時發生渦振，輸出與渦振頻率相同的電壓信號，利用渦振

頻率與流速相關的特性，間接獲得管道內輸出流體的流量，流量為單位時間內流體通過管道

橫截面的體積。

(1)如題圖所示橋與風向的關系，其中容易發生渦激振動的是

(2)風沿著江面吹向大橋，當橋體上側產生渦旋時，橋體側(選填"上"或"下")受

到壓力大。

(3)安裝臨時護欄后，增大了橋體的，使得相同風速下橋體的渦振頻率(選

填"增大"或"減小")，當渦振頻率接近大橋固有頻率時，大橋即發生渦激共振。

(4)某水管的橫截面積為5。，阻礙物的特征寬度為曲。水流通過阻礙物時輸出的電壓信號

頻率為兵。如不考慮阻礙物對流速的影響，則管道中水的流量。為o

二、升力的產生

9.一輛轎車在水平平直公路上高速行駛，如圖所示，下列說法正確的是（)

/////////////////////////////////////////////////////

A.轎車上表面空氣流速小壓強大B.轎車上表面空氣流速大壓強小

C.轎車對地面的壓力等于重力D.轎車行駛越快，慣性越大

10.如圖所示,中國空軍中個頭最大，被稱為"胖妞"的Y?20運輸機,其起飛質量能達2203

航程大于7800km,曾在2020年2月13日馳援武漢，運送了大量醫療物資。關于該運輸機

下列說法正確的是（）

A.《機機翼上方空氣流速大，壓強大B.t機機翼上方空氣流速大，壓強小

C.飛機機翼下方空氣流速大，壓強大D.飛機機翼下方空氣流速大，壓強小

11.鳥撞飛機事件時有發生，是不是它們"瞎”了？研究發現，雨燕等鳥類具有邊飛邊陲的能

力，甚至還能長時間張開一只眼睛來觀察飛行路徑，避免與其它鳥類或物體碰撞；研究還發

現，某種鳥類只有距離運動的物體30m內才開始逃離；由于飛機速度很快，所以它們就沒

有足夠的時間來逃離，而引起撞機事件：綜合上述信息，回答下列問題：

（1）數據顯示，一只0.5kg的鳥撞在迎面飛來的速度為720km/h的飛機上，會產生1.6>104N

撞擊力，對飛機造成損傷；假如撞擊面積為0.01m2,則該鳥撞擊飛機的壓強是Pa：

（2）如圖甲所示，一架飛機以720km/h的速度向正前方。點的鳥迎頭飛去，則飛機頭A點

到達。點所需的時間是S,這也就是飛機留給該鳥的逃離時間；

（3）天空自古以來都是鳥類的地盤，鳥類也是人類靈感的來源，飛機就是根據鳥的翅膀特

點而發明出來的，飛機之所以能夠飛上高空，得益于機翼的結構，機翼上方的空氣流速

，導致機翼上方的壓強，從而形成向的升力，則機翼的橫截圖應該是

圖乙中的（選填字母）。

12.小陽同學在學習流體壓強知識時做了如下實驗和分析，請你幫助他補全下面的內容。

（1）如圖甲所示，向兩張紙中間吹氣，兩張紙相互靠攏。此實驗現象初步說明了空氣流速

大的地方壓強（選填“大”或"小”）。

（2）在生活中應用這?原理的實例有很多。例如：飛機的機翼要設計成上凸下平的形狀（如

圖乙所?。?，當匕機前進時，氣流通過機翼上、卜方的速度不同，空氣對機翼上表面產生的

壓強（選填“大于”或"小于〃）它對機翼下表面產生的壓強。這樣，機翼上、下表面就

存在著壓強差，從而獲得升力。

13.小樂在探究“氣體的壓強與流速的關系〃時，完成了如下兩個實驗。回答問題：

丙

［實驗1］小樂設計了如圖甲所示實驗，將一個機翼模型穿在一根鐵絲上，在鐵絲的上、下端

各掛一個彈簧秤，并用電風扇對著機翼模型吹風。

（1）實驗時，機翼模型上表面的空氣流速大于下表面的空氣流速，若發現，可說

明氣體的流速越大，壓強越小。

［實驗2］小樂設計了如圖乙所示實驗，A、B、C為三節直徑不同的管子，三節管連接在一起,

分別插入氣體壓強傳感器（測量氣體壓強的裝置）探頭，右端與吹風機的尾部相連。

（2）當用吹風機抽氣時，三節管中氣體壓強隨時間變化的情況如圖丙所示，則圖線①反映

的是（選填"A"、或"C"）管內氣體壓強隨時間變化的情況。第10s時，①②③

三條圖線開始出現下移，由此判斷，三節管中氣體的流速________（選填"增大”或"減小

8.4流體的壓強與流速的關系

一、流體壓強與流速的關系

1.如圖所示，下列生活中的事例可初步說明的道理正確的是（）

A.用嘴能把飲料吸上來，說明嘴對飲料有吸引力

點燃蠟燭加熱附近空氣，熱空氣密度增大下降形成氣流帶動扇葉轉動

沙漠中的越野汽車裝有非常寬大的輪子,說明增大受力面積可以增大壓

力

D.沿紙條上方吹氣紙條會向上升起，說明氣體在流速大處壓強小，在流速小處壓強大

【答案】D

【解析】【詳解】A.用嘴能吸飲料，是因為大氣壓把飲料壓進了嘴里，故A錯誤；B.在扇

葉下面點燃蠟燭，蠟燭附近的空氣被加熱，密度減少而上升形成氣流帶動扇葉轉動，故B

錯誤；C.越野汽車的輪子非常寬大，是為了在壓力一定忖，通過增大受力面積而減少樂強,

故C錯誤；D.沿紙條上方吹氣，紙條會向上升起，是因為紙條上方空氣流速增大壓強變小,

而紙條下方空氣流速減小壓強變大，故D正確。故選D,

2.如圖所示，靜止時U形管兩側液面相平，在U形管口一端用力吹氣.下列選項中的圖形

合理的是（）

吹氣

77

【答案】c

【解析】【詳解】由圖中可知，一開始u形管兩側液面相平，當高速氣流經過U形管左側時,

該側的空氣流速變大，壓強變小，而右側大氣壓強不變，所以u形管內液體在左右兩側壓

強差的作用下沿左側上升，故ABD不符合題意，C符合題意。故選C。

3.如圖所示噴霧器工作時，小孔處空氣流速較快，壓強（選填“較大”或"較小”），容

器里液面上方的空氣壓強較大，液體就沿著細管（選填"上升"或"下降"）。

【答案】較小上升

【解析】【詳解】⑴⑵流體壓強與流速的關系是：流速大的位置，壓強??；流速小的位置，

壓強大。由于小孔噴出的快速氣流使細管的上端開口處形成了一個低壓區，即流速大的位置

壓強小，所以此處壓強小于容器內液面上方氣體壓強。水就在容器內液面上方氣體的這個較

大壓強的作用卜，沿著細管上升到上端開II處，受氣流的沖擊，被噴成霧狀。

4.如圖所示的小汽車在高速行駛時，車窗緊閉，當打開天窗時，天窗外空氣流速大于車內

空氣的流速，天窗外空氣的壓強_____車內空氣的壓強，所以車內空氣被“抽〃到車外；與此

同時小汽車對地面的壓力它的重力（均選填“大于""等于"或“小于”）。

天窗

【答案】小于小于

【解析】【詳解】⑴小汽車在高速行駛時，打開天窗，天窗外空氣流速大了車內空氣的流速，

根據流速與壓強的關系，流速大，壓強??；流速小，壓強大，所以天窗外空氣的壓強小于車

內空氣的壓強，車內空氣被"抽"到車外。［2］因為小汽車頂部氣流速度大于底部氣流速度，底

部的氣壓大于頂部的氣壓，產生向上的升力，所以小汽車對地面的壓力會小于重力。

5.相信大家都有過如圖這樣的經歷：步行在雨中，我們會打一把傘。一陣大風吹來，雨傘

會被向上吸起來。這是因為傘上方的空氣流速傘下方的空氣流速，從而使傘上方的空

氣壓強傘下方的空氣壓強。（選填大于、小于或等于）

II

【答案】大于小于

【解析】【詳解】[1]⑵傘上方是弧形，距離大，傘下方是直線，距離小，由口=-可知，當

空氣在相同時間內通過傘上方和傘下方時，傘上方的空氣流速大于傘下方的空氣流速：流速

越大，壓強越小，所以傘上方的空氣壓強小于傘下方的空氣壓強。

6.某物理課外小組制作了如圖所示的實驗裝置，大缸體的水足夠多，打開A閥門，水流入

管道，當水穩定后，a管液面高度b管液面高度（填“大于"、"小于"或“等于〃）,

依據是連通器中，水靜止時水面;再打開B閥門，在水向外流的過程中，a管

液面高度b管液面高度（填“大于"、"小于〃或"等于〃），依據是流體

【答案】等于相平大于流速大的地方壓強小

【解析】【詳解】⑴⑵打開A閥門，水流入管道，a管、b管、大燒杯組成了連通器，因為

連通器中裝有同種液體，所以根據連通器原理可知，當水穩定后，a管液面高度等于b管液

面高度。⑶⑷再打開B腹門，粗管和細管中水的流顯相同，細管處水的流速大、壓強小，

支持的水柱低；粗管處水的流速小、壓強大，支持的水柱高，所以a管液面高度大于b管液

面高度。

7,兩只相同的燒杯A和B中分別盛有體積相同的水和酒精（p28PQ,為將它們準確區

分開來，小紅用壓強計來進行鑒別：

⑴若壓強計的氣密性很差，用手指不論輕壓還是重壓橡皮膜，發現U形管兩側液面高，更差

變化都很（選填“大〃或”小〃）。小紅把調節好的壓強計放在空氣中時，U形管兩邊的液

面應該（選填"相平"或"不相平"）；

⑵如圖甲所示，小紅先后將調節好的壓強計的探頭浸入兩種液體中，她發現A中U形管兩

側液面的高度差較大，于是認為圖甲A杯子中是水，她的結論是（選填"可靠"或"不

可靠”）的，你判斷的理由是壓強計的探頭分別在兩種液體中的深度應該（選填"相

同”或"不相同”）：

⑶小紅用自己改裝并調試好的壓強計進行實驗，如乙所示，將壓強計兩個相同的探頭分別

浸入兩種液體中，此時兩燒杯液面和U管兩邊的液面均相平，則兩燒杯中橡皮膜受液體壓

強PCP0（選填文字"大于"、"小于"或“等于〃），從而判斷出裝水的杯子是（選

填"C"、"D"）杯：

（4）學習了“流體壓強〃的知識后，聰明的小明做了如下的實驗：

①小明將如圖丙所示的玻璃管與水龍頭相連，打開水龍頭調節到合適的流量，使水不至于

從豎管中溢出，則將會觀察到當水流穩定后（選填"A"、或"C”）管中液面最高;

②小明用3D打印機制作了四種模型，分別固定在支架上，并放置于電子秤上，如圖丁所示,

用吹風機相同擋位正對模型從右向左水平吹風，其中電子秤示數明顯減小的是

【答案】小相平不可靠相同等于DAB

【解析】【詳解】⑴⑴若壓強計的氣密性很差，則橡皮管不能很好地傳導壓強，用手指不論

輕壓還是重壓橡皮膜時，發現U形管兩邊液柱的高度差變化都會很小。⑵把調節好的壓

強計放在空氣中時，應保證頁面上方左右兩側壓強相同，即U形管兩邊的液面應該相平。

⑵⑶⑷液體內部的壓強與液體的深度和密度都有關系，應保證壓強計的探頭分別在兩種液

體中的深度相同，而AB中金屬盒的浸沒深度不相同，無法比較，因此，其結論是不可章的v

（3乂5]⑹壓強計兩金屬盒分別浸入兩種液體中，U型管兩邊的高度差相同也就是壓強相司，

兩燒杯中橡皮膜受液體壓強pc等于po,根據p=pg/）在壓強相同的情況卜p與打成反比，即

深度深的液體密度小，深度小的，密度大，因為C的深度大，所以C的密度小，D是水，C

是酒精。（4）⑺由題意知，由于ABC三處在同一水管中，在相同的時間內流過的水量相同，

由于C水管最細，所以C處水流速最大。由流體壓強與流速的關系可知，此處的壓強最小,

即C管水柱的豎直高度最低，A管最粗，水流速小壓強大，故A管中的水面最高。⑻AD.模

型上下面相同，所以用吹風機相同擋位正對模型從右向左水平吹風時，模型上下的空氣流速

差不多，所以秤的示數不會發生明顯的變化，故AD不符合題意；B.因為模型上表面有曲，

下表面平直，當電風扇吹風時，相同時間內，空氣經過上方的路程比下方路程長，流速大，

壓強小，模型在壓強差下產生向上的升力，所以此圖中秤的示數明顯減小，故B符合題意;

C.因為模型下表面彎曲，上表面平直，當電風扇吹風時，相同時間內，空氣經過下方的路

程比上方路程長，流速大，壓強小，模型在壓強差下產生向下的升力，所以此圖中秤的示數

明顯增大，故C不符合題意。故選B。

8.閱讀下列短文，回答問題。

發生在虎門大橋的渦激共振

小明看到一則新聞：2020年5月，虎門大橋發生明顯振動現象，引起了社會的廣泛關注。

國際橋梁專家分析主要原因是由于大橋發生泯激共振引起，大橋所在地區在春、夏季的主導

風向是東南風向，剛好與虎門大橋（如題1圖）接近于垂直，這樣的風向容易誘發渦激振動。

什么是“渦激振動〃呢？小明帶著疑問，通過查閱資料得知：在一定條件下，如圖題-2圖所示,

流體流過阻礙物時，會在阻礙物上下兩側先后交替產生有規則的反向旋渦①、②、③、

④……，這一現象叫卡門渦街現象。產生旋渦的一側流速快，另一側流速慢，交替形成大小

不同的壓力，使阻礙物產生有規律的振動，即渦激振動.渦振頻率/與阻礙物的特征寬度d

和流體流速V有關，其關系/二k=a為常數）。橋體異常振動是由于橋面上安裝了L4m高

a

的臨時護欄，在特定風環境條件下產生了渦激振動。當渦振的頻率與大橋本身的固有撅率相

近時，大橋就會出現渦激共振，發生較為劇烈的振動。

人們利用渦激振動創造發明出很多有意思的東西，比如渦街流量計，該裝置內有與電子設備

相接的阻礙物，當流體通過阻礙物時發生渦振，輸出與渦振頻率相同的電壓信號，利用渦振

頻率與流速相關的特性，間接獲得管道內輸出流體的流量，流量為單位時間內流體通過管道

橫截面的體枳。

流生江二1、7②

R|旋渦

◎7

③《

圖1圖2

（1）如題圖所示橋與風向的關系，其中容易發生渦激振動的是_O

A向

D.

（2）風沿著江面吹向大橋，當橋體上側產生渦旋時，橋體側（選填"上”或”下〃）受

到壓力大。

（3）安裝臨時護欄后，增大了橋體的,使得相同風速下橋體的渦振頻率（選

填“增大”或“減小”），當渦振頻率接近大橋固有頻率時，大橋即發生渦激共振。

（4）某水管的橫截面積為S”，阻礙物的特征寬度為4。水流通過阻礙物時輸出的電壓信號

頻率為左。如不考慮阻礙物對流速的影響，則管道中水的流量Q為o

【答案】B下特征寬度4減小逆色

k

【解析】【分析】【詳解】門）口］大橋所在地區在春、夏季的主導風向是東南風向，剛好與

虎門大橋接近于垂直，這樣的風向容易誘發渦激振動，故ACD不符合題意，B符合題意。

故選B.（2）［2］流體流過阻礙物，當上側產生渦旋時，上側流速快，壓強小，受到壓力小,

下側流速慢，壓強大，受到壓力大，所以風沿著江面吹向大橋，當橋體上側產生渦旋時，橋

體下側受到壓力大。（3）⑶⑷安裝臨時護欄后，增大了橋體的特征寬度4由/二左三可知,

a

相同風速I，時，渦振頻率/減小。（4）⑸由/=可知］，二單，流量為單位時間內流體

ak

通過管道橫截面的體積，管道內流過的距離/『可，水柱的體積為仁So上Sow所以管道中水的

流量為。=上=迎=5。=配”

ttK

三、升力的產生

9.一輛轎車在水平平直公路上高速行駛，如圖所示，下列說法正確的是（）

/////////////////////////////////////////////////////

A.轎車上表面空氣流速小壓強大B.轎車上表面空氣流速大壓強小

C.轎車對地面的壓力等于重力D.轎車行駛越快，慣性越大

【答案】B

【解析】【分析】【詳解】AB.轎車上表面呈弧形，空氣在相同時間內比下表面通過的距離

長，故上表面流速大，壓強小，故A錯誤，B正確；C.由于轎車上下表面空氣流速不同，

轎車會受到一個向上的升力，故轎車對地面的壓力小于重力，故C錯誤；D.慣性的大小只

與質量有關，質量越大，慣性越大，與轎車的行駛速度無關，故D錯誤。故選B。

10.如圖所示，中國空軍中個頭最大，被稱為"胖妞”的Y-20運輸機，其起飛質量能達220t,

航程大于7800km,曾在2020年2月13日馳援武漢，運送了大量醫療物資。關于該運輸機

下列說法正確的是（）

A.飛機機翼上方空氣流速大，壓強大B.飛機機翼上方空氣流速大，壓強小

C.飛機機翼下方空氣流運大，壓強大D.飛機機翼下方空氣流速大，壓強小

【答案】B

【解析】【詳解】機翼的形狀上凸下平，在相同是時間內，空氣經過上方的路程長、速度大;

經過下方的路程短、速度小。上方空氣流速越大、壓強越??；下方空氣流速越小、壓強越大。

所以機翼上方的氣流對機翼的壓強小于機翼下方的氣流對機翼的壓強，機翼在壓強差的作用

下，受到向上的升力作用。故選B。

11.鳥撞飛機事件時有發生，是不是它們“瞎〃了？研究發現，雨燕等鳥類具有邊飛邊睡的能

力，甚至還能長時間張開一只眼睛來觀察飛行路徑，避免與其它鳥類或物體碰撞：研究還發

現，某種鳥類只有距離運動的物體30m內才開始逃離；由于飛機速度很快，所以它們就沒

有足夠的時間來逃離，而引起撞機事件；綜合上述信息，回答下列問題：

（1）數據顯示，一只0.5kg的鳥撞在迎面飛來的速度為720km/h的飛機上，會產生1.6xlO4N

撞擊力，對飛機造成損傷；假如撞擊面積為0.01m2,則該鳥撞擊飛機的壓強是Pa；

（2）如圖甲所示，一架飛機以720km/h的速度向正前方。點的鳥迎頭飛去，則飛機頭人點

到達。點所需的時間是s,這也就是飛機留給該鳥的逃離時間；

（3）天空自古以來都是鳥類的地盤，鳥類也是人類靈感的來源，飛機就是根據7的翅膀特

點而發明出來的，飛機之所以能夠飛上高空，得益于機翼的結構，機翼上方的空氣流速

.導致機翼上方的壓強,從而形成向的升力.則機翼的橫截圖應該是

圖乙中的（選填字母）。

【答案】1.6xlO6Pa0.15大小上B

【解析】【分析】【詳解】（1）口］該鳥撞擊匕機的壓強〃=C=L6xl04N=1.6xIO"Pa（2）⑵

S0.01nr

飛機的速度50km/h=2（X）Ws由廣泊，飛機的頭A點到達。點位置所需的時間

30m

=0.15s⑶⑷⑼等質量的空氣在相同的時間內同時通過機翼的上表面和

200m/s

下表面，由于上表面彎曲，下表面平直，所以空氣通過機翼上表面的流速快