流体的速度和压强、帕斯卡原理

在五一游艺晚会上，陈思同学演示了如图所示的实验，排在一条线上的三个碗，中间碗内放一个乒乓球，当用小管向球斜上方吹气，乒乓球将（　　）

如图所示，在一个充满油的固定装置中，两端同时用大小相等的力去推原来静止的活塞．若活塞与容器壁的摩擦不计，则活塞将（　　）

如图所示，一个两端开口的弯管形容器，从粗端向容器中灌水，在细端用一个横截面是0.01m²质量为1kg的活塞堵住，活塞可在细管中无摩擦的滑动．当H=30cm，h=lOcm时，在活塞上放置一个质量是lkg的砝码，活塞静止．由此可知（　　）

已知水压机大活塞的横截面积是120cm²，小活塞的横截面积是6cm²，则在大活塞上产生的力F₂跟加在小活塞上的压力F₁之比是（　　）

一台水压机大活塞的半径是小活塞半径的2倍，如果在小活塞上加500牛顿的压力，则大活塞能顶起物体的重量为（　　）

1648年帕斯卡做了著名的“裂桶实验”，如图所示．他在一个密闭的、装满水的木桶桶盖上插人一根细长的管子，然后在楼房的阳台上往管子里灌水．结果，只灌了几杯水，桶竟裂开了．该实验现象说明了决定水内部压强大小的因素是（　　）

下列实验中，不能说明“流速大小对流体压强有影响”的是（　　）

A．吹气时纸条向上飘

B．用吸管从瓶中吸饮料

C．吹气时纸片向下凹陷

D．吹气时A管中水面上升

某种油压机大活塞横截面积是小活塞横截面积的 30倍，如果在小活塞上施加 100N的压力，则液体对大活塞的压力是　  　 N，液体对大活塞的压强是活塞对液体压强的　 　倍．

帕斯卡原理是：加在　  　液体上的压强，能够　 　不变地被液体向　  　方向传递．

一台液压机大、小活塞的直径之比为10：1，则其大、小活塞的面积之比为　 　；若在小活塞上加1000N的力，则在大活塞上能产生　  　N的力．

如图是液压千斤顶的基本构造，已知左右两边活塞的面积之比是1：10，F₁="100N" 右边活塞产生的向上压力F₂=　   　N．

如图所示，将充满水的密闭容器固定在水平桌面上．容器的一端有一个面积为20cm²的活塞A，容器的另一端有一个面积为50cm²的活塞B．为保持两活塞不发生相对移动，分别在活塞A、B上施加力F₁、F₂，则F₁：F₂=　 　，此时桌面对容器　 　（选填：“有向左”、“无”或“有向右”）水平作用力．

如图所示，用于维修汽车的千斤顶利用了　 　技术，可以达到　  　目的．

“和谐号”列车是全国铁路第6次提速后开行的新型列车，若该列车在某段铁路上运行的速度为216Km/h（相当于60/s），距离横穿铁路的行人300m的列车，只需 　 　s就能到达他面前．车站站台上的候车安全线从1m增加到2m，是因为快速行驶的列车会使周围的空气流速 　 　（填“增大”、“减小”、或“不变”），压强 　 　（填“增大”、“减小”或“不变”），容易造成靠近铁路等车的旅客被狂风卷入车底．

如图所示，对着两张平行拿着的纸中间吹气，两张纸会靠在一起．这说明气体在流速大的地方压强　 　．

物体在流体（液体和气体）中运动时，受到的阻碍物体运动的力，叫流体阻力．这种阻力的大小与哪些因素有关呢？

（1）请仔细观察如图所示的应用实例，对影响流体阻力的因素提出一种猜想：　                                   　[题（3）中的猜想除外]；
（2）根据你的猜想，请设计一个实验方案来验证；　                    　．
（3）小刚同学猜想：流体阻力可能与运动物体表面粗糙程度有关．
他设计了如下的实验方案：
①用弹簧秤拉一艘底面光滑的船模型在水中运动，记下弹簧秤的示数F₁；
②用弹簧秤拉另一艘底面粗糙的船模型在水中运动，记下弹簧秤的示数F₂；
③通过比较F₁与F₂的大小，就能得出物体受到流体阻力是否与物体表面粗糙程度有关．
请你对小强同学的实验方案中存在的问题，进行评估（只需写出一条评估意见）：　            　．

在科学晚会上，小亮用一根胶管表演了一个有趣的节目．如图所示，他一只手握住管的中部，保持下半部分不动，另一只手抓住上半部，使其在空中快速转动，这时下管口附近的碎纸屑被吸进管中，并“天女散花”般地从上管口飞了出来．产生这一现象的物理原理是　     　．

如图所示，从倒置的漏斗口A处向下用力吹气，乒乓球将悬浮在漏斗里．说明吹气时乒乓球上方气体流速　  　，气体压强　   　． （均选填“变大”或“变小”）．

有些跑车在车尾安装了一种“气流偏导器”，如图由于“气流偏导器”上表面平直，下表面呈弧形凸起，当跑车高速行驶时，流过它上方的空气速度比下方空气速度　 　（选填“大或小”），此时，上方空气压强比下方空气压强　 　（选填“大或小”），这样，“气流偏导器”受到一个向　 　（选填“上或下”）的压力差，从而使车轮抓紧地面．

快速行驶的列车使其周围空气流速　 　，压强　 　（以上填“增大”或“减小”），造成靠近铁路的旅客有被卷入车底的危险．以正在行驶的列车为参照物，铁路是　 　（填“静止”或“运动”）的．列车进站前，要提前刹车，这是因为列车具有　 　．列车停在车站时，受到的合力为　 　．

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v²+p=C；式中C是常量，ρ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：本研究需要知道硬币的质量m（或重力G）和硬币上（或下）表面面积S．
（3）某同学采用如图所示的方法测定硬币上（或下）表面面积．

①测得硬币的直径D=　 　cm．
②根据数学公式S=πD²/4即可算出硬币上（或下）表面面积．
（4）请你设计一个测定硬币质量（或重力）的实验方案．
（三）探究条件：如图所示，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．

（5）根据上述流速与压强的关系式可知，硬币下方空气压强p_下=　 　．
（6）刚好将硬币吹起时，硬币上、下表面的压力差△F=　 　．
（四）得出结论：
（7）请导出刚好将硬币吹起时吹气速度v的表达式（用ρ、S、m或G表示）．

阅读下列材料，然后回答问题．
物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体．当流体处于流动状态时，其内部各处的压强有什么规律呢？
小明同学将如图甲所示的玻璃管装置按到水流稳定的自来水管上，当水在玻璃管中流
动时，可看到两个竖直管中液面的高度并不相同．从图中可以看出在A、B两处管的粗细不同，因而A处流速小，B处流速大，可见流体的压强与流速之间有着一定的关系．
接着，小明又自制了一个飞机机翼模型（如图），将其固定在托盘测力计上，在机翼模型的正前方用电扇迎面吹风，来模拟飞机飞行时的气流，比较机翼上下方气流压强的大小，进一步验证了上面的关系．

（1）由图甲所示的实验，可以得出流体的压强与流速之间有什么关系？答：　                　
（2）在图乙所示的实验中，电扇转动后，托盘测力计的示数发牛了什么变化？答：　           　
（3）下列四种情形中，哪几种情形能够运上述的实验规律进行解释　      　．
A．乒乓球运动员拉出的弧圈球能急速旋转而下沉
B．将氢气球放手后，它会漂向空中
C．直升飞机能够停在空中一定高度处
D．船舶航行时应避免两艘靠近的船并排前进

液压千斤顶是汽车等运输机械常备的维修工具．如图所示的是液压千斤顶的原理剖面图．只要对小活塞施加一个不大的作用力使小活塞下降距离h₁，就可以利用大活塞上升距离h₂把一辆汽车顶起来而便于更换和修理轮胎．如果活塞、液体本身所受的重力及摩擦可以忽略不计，试根据功的原理和液体的不可压缩性推导出：作用在大、小活塞上的力和大、小活塞的面积有以下关系=．

阅读下列短文，回答有关问题：
被封闭的液体有一个重要特点，即加在被封闭液体上的压强能被液体大小不变地向各个方向传递．这个规律被称为帕斯卡原理．帕斯卡原理是液压机的工作基础．

（1）如图是液压机的工作原理图，小活塞和大活塞的面积分别为S₁和S₂，当用力F₁向下压小活塞时，小活塞下方液体受到的外加压强为F₁/S₁，此时大活塞受到液体的压强为多大？大活塞受到液体的压力F₂为多大？
（2）在不增加作用在小活塞上的力的前提下，如何实现使大活塞一端举起更重物体的目的？（至少答出两种具体的方法）

下面是同学们常见的两个物理实验，请对这些实验分别进行分析，并得出所反映的物理规律．

（1）图甲：平行地竖放两张纸，向它们中间吹气，两张纸会相互靠近，其原因是：　         　．
（2）图乙：同时在冷水和热水中各滴一滴墨水，颜色先变均匀的是　    　（选填“冷水”或“热水”）．说明：　       　．

夏天，小明的妈妈为了躲避热辣的阳光，自行车的前把上安装了遮阳伞，可自从安装了这把伞后，妈妈骑车时总感觉车把象被人向上提起，这是为什么呢？为探究这个问题，小明制作了一个模型，并把它穿在一根铁丝上，在铁丝的上下各挂一只弹簧测力计，如右图所示，然后用电吹风对着模型吹气，结果发现：上面的测力计示数变小，下面的测力计示数变大．
（1）经过发现，小明认为模型上方的空气流速　 　下方的空气流速；模型上方的大气压强　 　下方的大气压强．
（2）小明根据自己的实验给妈妈解释了为什么骑车时感觉车把被向上提起，小明的解释是：　                                                 　．

探究流体的压强与流速的关系：如图所示，取两张白纸，让其平行地自然下垂，向两纸中问用力吹气；你观察到的现象是　      　；你通过本实验可以得出的初步结论是：　       　．右图是小丽家购买的一辆小轿车，她发现轿车的外形类似于飞机的机翼，则轿车在快速行驶过程中，车子上方空气的流速　 　车子下方空气的流速，因而车子上方气体的压强　   　车子下方气体的压强，从而使得轿车对地面的压力　 　车的重力．（选填“大于”、“等于”或“小于”）

流量表示单位时间内通过某一横截面的流体的体积，用字母Q表示．流量在生产和生活中有广泛的应用，如每到汛期，监测湘江的流量是抗洪防汛的重要工作．
（1）如图所示，水流在粗细均匀的水平管道内向右匀速流动，设水流速度为v，管内通道的横截面积为S．取一段管道AB，水从B端流到A端所用时间为t，则AB间水柱的长度l=　  　，体积V=　  　（要求用S、v、t表示）．根据流量的定义Q=V/t可得Q=vS，它表示流量等于流速与横截面积的乘积．

（2）打开水龙头，自来水通过导管流过如图所示的玻璃管．待水流稳定后，比较图中1、2两处的流速，　 　处的流速较大；比较C、D玻璃管中的水面高度，　 　管中的水面较高．

（3）打开水龙头后，只要水流不散开，就可以观察到水柱越来越细，如图所示．请你指出产生这种现象的原因：　                                  　．（提示：流量不变）

（4）利用流量Q="v" S，请你设计一个测量水龙头出水速度的实验方案．要求：
①列出主要的操作步骤；②说明需要测量的物理量；③写出出水速度的表达式．

如图甲是化学实验室里常用的水流抽气机，乙是其工作原理示意图．使用时让自来水流入具有内置喷门的T型管中，即可达到抽气的目的．请说明它的工作原理．

阅读下面短文，并回答问题：
我们已经知道静止液体内部压强的规律，那么，流动着的液体的压强大小又有什么规律呢？我们可以通过下面的实验来研究这个问题
打开水龙头，使自来水流过如图所示的玻璃管，可以看到A、B处竖直玻璃管中的液面高度不同，这说明A、B处的压强不相同．是什么原因引起A、B处的压强不相同呢？

我们知道，在相同的时间内，流过A、B处的水量是相同的．但是由于B处水管的横截面积比A处小，所以，水在B处的流速一定比在A处的流速大由此可见，A、B处压强不同是由水的流速不同引起的．
（1）根据上面的实验现象．可知A、B两处的压强关系是：P_A　 　P_B，其物理依据是：　  　．
（2）请你总结出流动液体压强大小规律：　  　．
（3）根据你得到的规律解释下面的现象：

如图所示，是两艘并排的船，它们在航行时常常会不自主地碰在一起，这是因为：　                              　．