题目内容
【题目】学习了“流体压强”的知识后,小明在家里做了如下的实验:
(1)由图甲所示的实验,只打开A阀门,水流入管道,当水稳定后,a 管液面高度____b管液面高度;再打开B阀门,在水向外流的过程中,a 管液面高度 _____b管液面高度。(两空均选填“大于”、“等于”或“小于”).
(2)在图乙所示的实验中,电扇转动后,托盘测力计的示数__________
(3)在倒置的漏斗里放一个乒乓球,用手指托住乒乓球(如图丙).然后从漏斗口向下用力吹气,再将手指移开,乒乓球__________(选填“会”或“不会”)掉下来.
(4)小明想,能否用压强计探究气体压强与流速关系呢?他设计了如图A所示的实验装置,小明用嘴向玻璃管中吹气,U形管内液面高度差如图B所示,此时玻璃管内D点的气体压强为p1,速度为v1;小华再次吹气后,U形管内液面高度差如图C所示,此时玻璃管内D点的气体压强为p2,速度为v2.则p1_____p2,v1_____v2.(选填“<”、“=”或“>”)
(5)城市建设中,为了解决“H”形地下通道中过道的通风问题,工人们设计了如下方案.黑色部分为墙面凸出部分,“M”为安装在过道顶的电风扇,其中既有效又节能(__________)
【答案】等于 大于 减小 不会 C
【解析】
(1)由图所知只打开A阀门,左边容器和a、b两管构成连通器,根据连通器的原理可知此时a 管液面高度等于b管液面高度;再打开B阀门,在水向外流的过程中,图中,左管比较粗,右管较细。在流量一定时,管子越细,水的流速就越大。根据流体中流速大的地方压强小可知a 管液面高度大于b管液面高度。
(2)电扇转动后,气流会流经飞机机翼模型,机翼模型上方凸空气通过的路程长,流速大,向下的压强小;机翼模型下方凹空气通过的路程短,流速小,向上的压强大,从而形成了一个向上的压强差,是托盘测力计的示数减小。
(3)从漏斗口向下用力吹气,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,乒乓球受到向上的压强大于向下的压强,乒乓球不会掉下来。
(4)向玻璃管中吹气时,由流速大的位置压强小可知,U形管左管内气压小于外界大气压,则两侧气体压强差=水柱产生的压强,即p大气p左=p水;
图B中,U形管的液面高度差大,水柱产生的压强大,说明左管内气压小,即此时D处的气体压强p1小,空气流速v1大;
图C中,U形管的液面高度差小,水柱产生的压强小,说明左管内气压大,即此时D处的气体压强p2大,空气流速v2小;所以,p1<p2,v1>v2.
(5)要想让风经过过道,过道左右两端的气压应该不同,所以过道左右两端的通风道中的空气流动速度不同。
如A图,过道左右两端的通风道相同,所以过道左右两端的通风道中的空气流动速度相同,不合理。
如图B,过道左右两端的通风道相同,所以过道左右两端的通风道中的空气流动速度相同,不合理。
如图C,过道右端的通风道有凸起,所以相同时间风经过过道右端的通风道时的路程长,则风速较快,所以过道右端的气压小于左端的气压,所以空气会从过道的左端流向右端,过道中有风通过。此方案不需要消耗其他能量,既有效又节能。此方案合理。
如图D,过道中有电动机,电动机工作时过道中空气流动速度加快,气压减小,空气会从过道口流进来而通风,但需要消耗电能,故此方案虽有效但不节能,不合理。