![【同步练习】苏科版初二物理下册 第10章《压强和浮力》10.1压强(含答案)(4)01](http://img-preview.51jiaoxi.com/2/6/12889724/0/0.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
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2021学年压强课后测评
展开1.一辆质量是40t的坦克静止在水平地面上,履带着地面积为5m2,它对地面的压强是( )
A.80paB.8000paC.8×104paD.4×104pa
2.下列实例中属于增大压强的是( )
A.图钉尖很尖锐 B.书包背带较宽 C.铁轨下铺设枕木 D.穿滑雪板滑雪
3.如图所示,甲、乙两个实心正方体的密度之比ρ A:ρ B=9:4,质量之比mA:mB=2:3,若按甲、乙两种不同的方式,分别将它们叠放在水平地面上,则地面受到的压力之比和压强之比分别是( )
A.F甲:F乙=1:1,p甲:p乙=2:3B.F甲:F乙=1:1,p甲:p乙=4:9
C.F甲:F乙=1:1,p甲:p乙=9:4D.F甲:F乙=1:3,p甲:p乙=2:3
4.下列做法中属于增大压强的是( )
A.站在滑板上滑雪,脚不会陷入雪地
B.骆驼被称为“沙漠之舟”,是由于它具有宽大的脚掌
C.蚊子尖尖的口器可以插入皮肤吸吮血液
D.为了防止载重汽车压坏路面,装有多个宽大的车轮
5.如图,在水平桌面上竖立着三个柱状物甲、乙、丙,它们的高度均为h,均为实心匀质,甲、乙、丙的底面分别是半径为R的圆面、边长为a的正方形、半径为r的圆面。已知:2R>a>2r,它们对桌面的压强P甲=P乙=P丙,则甲、乙、丙材料的密度比较,正确的是( )
A.ρ甲>ρ乙>ρ丙B.ρ甲=ρ乙>ρ丙C.ρ甲<ρ乙<ρ丙D.ρ甲=ρ乙=ρ丙
6.新型膨胀式安全带(如图)紧缚力达到一定的值,藏在安全带里的气囊就会快速充气,迅速形成气囊袋,对驾乘人员起到更好的保护作用。下列关于膨胀式安全带说法正确的是( )
A.该安全带会使人的惯性减小
B.该安全带可以使人所承受的力减小
C.当车加速时,该安全带就会自动充气
D.该安全带充气后增大与人体的接触面积,减小压强,可避免人员被勒伤
7.如图所示,用力将图钉按在墙壁上,下列说法正确的是( )
A.手指对钉帽的压力小于墙壁对钉尖的压力
B.手指对钉帽的压力大于钉尖对墙壁的压力
C.手指对钉帽的压强等于钉尖对墙壁的压强
D.钉尖对墙壁的压力和墙壁对钉尖的压力是相互作用力
8.下列实例中,其目的是为了减小压强的是( )
A.破窗锤敲击端做成锥状B.篆刻刀的刀口做得很锋利
C.推土机用宽大履带来支撑D.蚊子的口器生长的很尖细
9.如图所示,完全相同的甲、乙两个烧杯内装有密度不同的液体。在两烧杯中,距离杯底同一高度处有A、B两点,已知A、B两点压强相等,则烧杯甲、乙对桌面的压强p甲、p乙大小关系为( )
A.p甲<p乙B.p甲>p乙
C.p甲=p乙D.条件不足,无法判断
10.请你想象一下,假如“减小受力面积可以减小压强”,则可能会出现( )
A.刀刃磨得越锋利,切菜越容易
B.书包带做得越窄,背着越舒服
C.墙基做得越宽,越不容易下陷
D.图钉尖做得越尖,越容易按入墙中
11.如图所示,一个密封的圆台状容器,内装一定质量的水,放在水平桌面上,现把它倒置过来,则( )
A.水对容器底的压力减小B.水对容器底的压强减小
C.容器对桌面的压强减小D.容器对桌面的压力减小
12.如图所示,三个相同的容器内水面高度相同,甲容器内只有水,乙容器内有木块漂浮在水面上,丙容器中一个小球处于下沉的状态,三个容器对桌面压力大小分别用F甲、F乙、F丙表示,则它们的大小关系是( )
A.F甲=F乙=F丙B.F甲>F乙>F丙C.F甲<F乙<F丙D.F甲=F乙<F丙
13.有四个完全相同的均匀正方体木块放在水平桌上,现将甲、乙、丙截去完全相同的两个小正方体(图中阴影部分)后,它们对桌面的压强分别为 P甲、P乙、P丙和 P丁,则( )
A.P 丁>P 甲=P 乙=P 丙B.P 乙>P 丙>P 丁>P 甲
C.P 乙>P 丙=P 丁=P 甲D.P 乙>P 甲>P 丙>P 丁
14.如图甲,一个质量均匀分布的柱体静止在水平面上,它对水平面的压强为P,若将它沿斜线分为如图乙两部分,它们对水平面的压强分别为Pa和Pb,则( )
A.P>Pa>PbB.Pa>P>PbC.P<Pa<PbD.Pa<P<Pb
15.叠罗汉是一种二人以上层层叠成各种造型的游戏娱乐形式,也是一种高难度的杂技。如图为六人叠成的三层静态造型,假设每个人的重力、脚底与地面的接触面积均相等,下面两层五人的背部均呈水平状态,上面人的脚均踩在下面人背的正中间,则最底层三人从左到右对地面的压强之比为( )
A.1:2:1B.2:1:2C.7:10:7D.10:7:10
16.在图给出的动物的身体结构特点中,以减小压强来适应自然环境的是( )
A.啄木鸟有尖的喙
B.鲨鱼有锋利的牙齿
C.蚊子有尖尖的口器
D.骆驼有宽大的脚掌
17.如图所示,容器中装有一定量的水,静止在水平桌面上,容器中的水所受重力为G1,容器所受重力为G2,容器中的水对容器底的压力为N1,容器对桌面的压力为N2,桌面对容器的支持力为N3,则下列选项正确的是( )
A.N1与G1大小相等B.G1、G2之和与N2大小相等
C.N1与N3是一对相互作用力D.N2与N3是一对平衡力
18.在汽车交通事故中对乘员造成伤害的往往是“二次碰撞”(汽车碰撞后发生的乘客跟车身的碰撞)引起。与传统的安全带相比,安全气囊对乘员的头和胸的保护作用效果更好,在紧急情况下,装于前排乘员前方的安全气囊能急速膨胀,以避免人与仪表板、挡风玻璃相撞。为保证气囊有良好的保护性能,设计中应考虑( )
①气囊膨胀的初期,内部压强要超过某个数值;
②尽可能快地使气囊膨胀展开;
③气囊与乘客的接触面积的大小;
④要有排气机构,当压力超出某值时可以排气,减小压力。
A.只需考虑①B.只需考虑①②C.只需考虑①②③D.①②③④都应考虑
二.填空题
19.如图所示是小朋友们喜爱的一项运动﹣﹣玩滑板。小朋友一只脚踏上滑板之后与踏上之前相比,滑板对地面的压强会 ;小朋友的另一只脚用力蹬地,使踏板向前滑动起来,脚离地后,由于 ,滑板车将继续向前滑行。
20.停在水平地面的汽车质量为2400kg,汽车所受重力为 N.轮胎与地面接触面积共为0.12m2,汽车对地面压强为 Pa.(g=10N/kg)
21. 探究压力的作用效果与受力面积的关系时,分别采用如图甲、乙所示的两种方法。用两只手的食指分别压在铅笔两端。
(1) 的方法不合理,该方法未控制 相等。
(2)图甲中。铅笔笔尖面积是0.5mm2,两手指均用2N的力对压铅笔两端。则笔尖对手指的压强为 Pa。
22.边长12cm的均匀正方体,重为72N,放在水平桌面中央,则正方体对桌面的压强为 Pa;如图所示,若沿水平方向裁下一部分a立放在水平桌面上,且使a对桌面压强为剩余部分b对桌面压强的1.5倍,则剩余部分b的高度为 cm。
23.在杂技表演中,总重为600N的人站立在六个鸡蛋上,鸡蛋放在泡沫板的凹槽内,如图所示,泡沫板的凹槽增大了鸡蛋的 ,从而减小压强来保护鸡蛋。如果脚与鸡蛋的总接触面积约为1.2×10﹣3m2,此时脚对鸡蛋的压强为 Pa。
24.如图所示,一个质量为200g、外底面积为20cm2、深度为10cm的杯子装满300g的水时,水对杯子底部的压强为 Pa,杯子对水平面的压强为 Pa.(g=10N/kg)
25.汽车行驶在沙滩、雪地、常因轮胎下陷、打滑面受困。用“脱困板”垫在轮胎下面可化险为夷,“脱困板”下表面宽大,目的是 ;上表面凹凸不平,目的是 。
26.如图所示,水平桌上放置两个底面积不同(S甲<S乙),高度相同,质量可以忽略不计的薄壁圆柱形容器甲和乙,分别盛满质量相等的水和酒精,此时,甲和乙两容器对桌面的压强关系为p甲 p乙,现将两个完全相同、密度为ρ的实心物体分别放入水和酒精中(ρ酒精<ρ<ρ水),待它们静止后,两物体在液体中受到的浮力关系为F水 F酒精,甲和乙两容器对桌面的压力关系为F甲′ F乙′(均选填“>”“<”或“=”)。
27.质量相等的甲、乙两个实心均匀正方体物块放在水平地面上,密度关系是ρ甲>ρ乙,当在甲、乙两物块上,分别放重为G1、G2的物体或分别施加竖直向上的力F1、F2(F1、F2均小于物块重力)时,甲、乙两物块对水平地面的压强相等,则G1 G2,F1 F2。
28.在建造高楼大厦时,其地基大多采用箱式基础。所谓箱式基础,就是把整栋大楼占地范围的地皮掏空挖深,然后填上钢筋混凝土。箱式基础的优点在于:第一,增大了大楼与地面的接触面积,从而减小了大楼对地面的 ,可有效地防止地皮大幅度的下陷;第二,降低了整栋大楼的 ,增大了大楼的稳度,提高了大楼的抗震能力。
29.如图所示,某同学用弹簧测力计拉着放在水平桌面上的木块匀速滑动,在木块前端离开桌面至一半移出桌面的过程中,弹簧测力计的示数 ,木块对桌面的压力 ,木块对桌面的压强 。(均选填“变大“、“变小”或“不变”)
30.如图所示,甲、乙、丙三个密度均匀的实心正方体分别放在水平地面上,它们对水平地面的压强相等。甲、乙、丙对地面压力最大的是 ,密度最大的是 。
三.实验探究题
31.利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的因素,如图1至图3所示。
(1)图中压力的作用效果是通过海绵发生 (选填“形变”或“运动状态改变”)来体现的,我们 (选填“可以”或“不可以”)用沙子代替海绵来完成实验。
(2)通过比较图1和图2,说明受力面积一定时,压力 (选填“越大”或“越小”),压力的作用效果越明显,通过比较图 (填序号)和图3,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)实验中主要采用的研究方法是 (选填“控制变量法”或“理想实验法”)。
32.小丽做研究“影响压力作用效果的因素”实验,所用器材及在水平桌面上进行的实验过程如图所示。
(1)本实验所用到的研究方法是 和 。
(2)小丽为了探究压力作用效果跟压力大小的关系,应该通过图中 的两次实验进行比较,得出结论 ;为了探究压力作用的效果跟受力面积大小的关系,应该通过图中 的两次实验进行比较,得出结论 。
(3)在生活中,书包的背带做得比较宽,这是利用了 来减小压力作用的效果;俗话说“磨刀不误砍柴工”,所蕴含的物理知识是通过 来增大压力的作用效果。
33.如图所示是“探究压力的作用效果与什么因素有关”的实验,通过观察海绵的凹陷程度可比较压力的作用效果:
(1)分析比较甲、乙两图所示现象,可初步得出结论: 。下列实例没有应用该结论的是 (填字母)
A.菜刀要经常磨一磨 B.书包要用宽的背带
C.汽车限重 D.啄木鸟有个坚硬而细长的喙
(2)将两个完全相同的木块用图丙所示的方式紧靠在一起放在海绵上,则此时压力的作用效果与图乙相比
(选填“更明显”“更不明显”或“相同”)
34.小明同学利用A、B两物体、砝码、泡沫等器材探究“压力的作用效果与什么因素有关”的实验。如图所示。
(1)实验中小明是通过观察 来比较压力作用效果的,这种科学探究方法是 法。
(2)比较甲、乙两图所示实验,能够得到的结论是 。
(3)若要探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”,应通过比较图 和 所示实验。
(4)小明同学实验时将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块,如图所示。他发现它们对泡沫的压力作用效果相同,由此他得出的结论是:压力作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是 。
35.某小组同学研究静止在斜面上的物体对斜面的压力大小与物体重力大小的关系,他们选择一轻质硬直尺作为斜面,在直尺的中点A处用细线挂上一重力G为1牛的钩码作为重物,直尺下端可以绕O点转动,在直尺上端B点沿垂直于直尺方向向上施加一拉力FB为0.3牛,使直尺保持倾角α不变,然后撤去钩码,在A点沿垂直于直尺方向向下施加一拉力FA为0.6牛,恰能使直尺保持倾角为α不变且FB大小仍为0.3牛,如图(a)所示。接着改变钩码的数量,重复实验步骤,如图(b)、(c)所示。
(1)实验中直尺在FB和FA的作用下与在FB和G作用下都能够保持倾角α不变,是因为直尺满足了 条件的缘故,此时FA的作用效果与G的作用效果是 的。
(2)分析比较(a)、(b)和(c)可得出初步结论;静止于倾角不变的斜面上的物体, 。
(3)实验中该小组同学发现在物体重力不变的条件下,可以通过 来增大物体对斜面的压力(填入你认为正确的选择字母:A.作用点A向B移动 B.作用点A向O点移动 C.减小倾角α D.增大倾角α)
(4)关于静止在斜面上的物体对斜面的压力方向与物体重力方向间夹角的大小,该小组用学经过讨论后认为夹角应该 α(选填“大于”、“等于”或“小于”)
36.如图所示,为小丽在“研究影响压力作用效果的因素”实验中所选用的器材在水平桌面上进行的实验过程图示。
(1)本实验的科学探究方法是: ;
(2)小丽为了探究压力作用的效果跟压力大小的关系,应该通过图中的 两次实验进行比较得出结论:为了探究压力作用的效果跟受力面积大小的关系,应该通过图中的 两次实验进行比较得出结论;
(3)通过实验小丽得出结论:压力作用的效果不仅跟压力的大小有关,而且跟受力面积有关。小丽的结论 (选填“正确”或“不正确”)
(4)在生活中,书包的背带做得又宽又大,这是利用了: 来减少压力作用的效果;压路机的碾子很重,这是利用了: 来增加压力作用的效果。
四.计算题
37.2017年5月5日C919在浦东机场成功起飞,这是我国最新自主研发的中型民航客机,打破了欧美国家民航技术的长期垄断,成为我国“大国制造”的标志之一。该机在某次试飞时飞机以300km/h的速度水平匀速飞行了2h;估计该机质量为40t,着陆后静止在水平地面时轮子与地面的总接触面积为4m2.求:
(1)飞机在这2h内水平飞行的路程;
(2)飞机水平匀速飞行时受到的升力;
(3)飞机静止在水平地面时对地面的压强。
五.解答题
38.鸟撞飞机事件时有发生,是不是它们“瞎”了?研究发现雨燕等鸟类具有边飞边睡的能力,甚至还能长时间张开一只眼睛来观察飞行路径,避免与其它鸟类或物体碰撞。研究还发现,某种鸟类只有距离运动的物体30m内才逃离。由于飞机速度很快,所以它们就没有足够的时间来逃离,而引起撞机事件。综合上述信息,回答下列问题:
(1)数据显示,一只0.5kg的鸟正面撞在迎面飞来的速度为720km/h的飞机上,就会产生1.6×104N撞击力,对飞机造成损伤。假如撞击面积为0.01m2,计算该鸟撞击飞机的压强。
(2)如表是三种材料的相关参数,从飞机承受鸟类撞击能力和飞机自身重量考虑,最适宜用来制造飞机的材料是 。
(3)如图,一架飞机以720km/h的速度向正前方O点的鸟迎头飞去,则飞机的头A点到达O点位置所需的时间是 s,这也就是飞机留给该鸟逃离O点的时间。
(4)天空自古以来都是鸟类的地盘,能够长时间飞行的鸟类有边飞边睡的能力是它们 飞行生活的表现,是自然选择的结果。根据达尔文进化论推测,随着空中高速飞行器的增多,很多很多年后,鸟类 (选填“可能”或“不可能”)具有更强的躲避高速飞行器的能力。
39.2017年4月25 日,“共享单车”在银川市开始投放使用。如图所示,“共享单车”每辆车的前后均贴有二维码,骑车前先要解锁,市民用手机上的APP扫描车上对应的二维码(解锁码),APP识别之后就会传输车辆信息到云数据,接着再给对车辆返回一串解锁指令:“共享单车”采用的是轴传动装置,踩动单年时,传动轴在磁体周围转动,可以产生出变化的电流;“共享单车”具有GPS定位功能,能实时定位车辆的位置。
(1)“共享单车”上应用了很多物理知识,请你根据题目提供的材料列举两例。
示例:单车的尾部安装着反光镜,夜间骑车时,当有光线从任意角度射向尾灯时,它都能把光“反向射回”,这是利用了光的反射定律。
(2)一辆“共享单车”的质量为26kg,前后轮胎总着地面积约为100cm2,请你估算出一名普通中学生骑行时车对地面的压强是多大?
40.一位质量为60kg的同学为了表演“轻功”,他用打气筒给4只相同的气球充以相等质量的空气,然后将这4只气球以相同的方式对称放在水平放置的木板上,如图(甲)所示,然后在气球的上方放置一轻质硬塑料板。人轻轻站在塑料板正中央静止不动,气球不破裂,即为表演成功,如图(乙)所示。他除了想表演“轻功”外,还想估算气球内气体的压强。这位同学在气球的外表面涂上颜料,在轻质塑料板面向气球一侧的表面上贴上方格纸。他站上去表演成功后,留下气球与方格纸接触部分的“印迹”如图(丙)所示。表演时场地的大气压强为P=1.013×105Pa,表演过程中气体温度不发生变化,g取10N/kg。
(1)气球在没有贴方格纸的下层木板上也会留下“印迹”,这一“印迹”面积与上层木板的面积存在什么关系?
(2)经测算每个气球留下的印迹面积约为S=400cm2,则表演成功时,每个气球内的压强为多少帕?(取4位有效数字)
参考答案与试题解析
一.选择题
1.一辆质量是40t的坦克静止在水平地面上,履带着地面积为5m2,它对地面的压强是( )
A.80paB.8000paC.8×104paD.4×104pa
【分析】坦克静止在水平地面上时对地面的压力和自身的重力相等,根据F=G=mg求出其大小,又知道履带着地面积,根据p=求出对地面的压强。
【解答】解:坦克静止在水平地面上时对地面的压力:
F=G=mg=40×103kg×10N/kg=4×105N,
对地面的压强:
p===8×104Pa。
故选:C。
【点评】本题考查了压强的计算,关键知道水平面上物体的压力和自身的重力相等。
2.下列实例中属于增大压强的是( )
A.图钉尖很尖锐 B.书包背带较宽 C.铁轨下铺设枕木 D.穿滑雪板滑雪
【分析】减小压强的方法:在压力一定时,增大受力面积来减小压强。在受力面积一定时,减小压力来减小压强;
增大压强的方法:在压力一定时,减小受力面积来增大压强。在受力面积一定时,增大压力来增大压强;
【解答】解:A、图钉尖很尖锐,在压力一定时,减小受力面积来增大压强,故A符合题意;
B、书包背带较宽,在压力一定时,增大受力面积来减小压强,故B不符合题;
C、铁轨下铺设枕木,在压力一定时,增大受力面积来减小压强,故C不符合题;
D、穿滑雪板滑雪,在压力一定时,增大受力面积来减小压强,故D不符合题;
故选:A。
【点评】平时学习物理知识时要多联系生活实际、多举例、多解释,提高利用所学物理知识分析实际问题的能力。
3.如图所示,甲、乙两个实心正方体的密度之比ρ A:ρ B=9:4,质量之比mA:mB=2:3,若按甲、乙两种不同的方式,分别将它们叠放在水平地面上,则地面受到的压力之比和压强之比分别是( )
A.F甲:F乙=1:1,p甲:p乙=2:3B.F甲:F乙=1:1,p甲:p乙=4:9
C.F甲:F乙=1:1,p甲:p乙=9:4D.F甲:F乙=1:3,p甲:p乙=2:3
【分析】(1)根据对水平地面的压力等于重力分析地面受到的压力之比;
(2)根据密度公式ρ=,由甲、乙两个实心正方体的密度之比和质量之比可求得体积之比,然后可知其边长之比,从而求得面积之比,再根据叠加情景和压强公式P=可以求解压强之比。
【解答】解:(1)若按(甲)的方式,将它们叠放在水平地面上,此时对地面的压力:
F甲=GA+GB,
若按(乙)的方式,将它们叠放在水平地面上,此时对地面的压力:
F乙=GA+GB,
故=1:1﹣﹣﹣﹣﹣①;
(2)根据密度公式ρ=,因ρA:ρB=9:4,ρB:ρA=4:9,
mA:mB=2:3,
故==×=×=,
由正文体的体积公式知,故A、B边长之比为 ,根据正方形的面积公式,则A、B面积之比 ,
按甲、乙两种不同的方式,甲中受力面积与乙中受力面积之比为,
分别将它们叠放在水平地面上,根据p=,在压力不变时,压强与受力面积成反比,则地面受到的压强之比是:
p甲:p乙=4:9﹣﹣﹣﹣﹣﹣②。
故选:B。
【点评】本题考查压强公式和密度公式的运用,关键要知道固体叠加问题总压力等于两物体重力之和。受力面积应该为两表面的接触部分。
4.下列做法中属于增大压强的是( )
A.站在滑板上滑雪,脚不会陷入雪地
B.骆驼被称为“沙漠之舟”,是由于它具有宽大的脚掌
C.蚊子尖尖的口器可以插入皮肤吸吮血液
D.为了防止载重汽车压坏路面,装有多个宽大的车轮
【分析】压强大小的影响因素:压力大小和受力面积大小。
增大压强的方法:在压力一定时,减小受力面积增大压强。在受力面积一定时,增大压力增大压强;
减小压强的方法:在压力一定时,增大受力面积减小压强。在受力面积一定时,减小压力减小压强。
【解答】解:
A、站在滑板上滑雪,是在压力一定时,增大受力面积来减小压强,故A不符合题意;
B、骆驼有宽大的脚掌,是在压力一定时,增大受力面积来减小压强,故B不符合题意;
C、蚊子尖尖的口器,是在压力一定时,减小受力面积来增大压强,故C符合题意;
D、载重汽车装有多个宽大的车轮,是在压力一定时,增大受力面积来减小压强,故D不符合题意。
故选:C。
【点评】这是一道与生活联系非常密切的物理题,在我们日常生活中经常需要根据实际情况来增大或减小压强,要学会学以致用,活学活用,这才是学习物理的真正意义。
5.如图,在水平桌面上竖立着三个柱状物甲、乙、丙,它们的高度均为h,均为实心匀质,甲、乙、丙的底面分别是半径为R的圆面、边长为a的正方形、半径为r的圆面。已知:2R>a>2r,它们对桌面的压强P甲=P乙=P丙,则甲、乙、丙材料的密度比较,正确的是( )
A.ρ甲>ρ乙>ρ丙B.ρ甲=ρ乙>ρ丙C.ρ甲<ρ乙<ρ丙D.ρ甲=ρ乙=ρ丙
【分析】柱状物对水面桌面的压力和自身的重力相等,根据密度公式和体积公式、重力公式、压强公式得出对桌面的压强,根据它们的高度和对桌面的压强相等得出密度关系。
【解答】解:因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,三个柱状物对桌面的压强:
p======ρgh,
因p甲=p乙=p丙,且它们的高度均为h,
所以,甲、乙、丙材料的密度关系为ρ甲=ρ乙=ρ丙。
故选:D。
【点评】对于质地均匀,直上直下的规则固体,也可以采用p=ρgh进行选择、填空,但是在计算题中要进行p=ρgh的推导才能应用。
6.新型膨胀式安全带(如图)紧缚力达到一定的值,藏在安全带里的气囊就会快速充气,迅速形成气囊袋,对驾乘人员起到更好的保护作用。下列关于膨胀式安全带说法正确的是( )
A.该安全带会使人的惯性减小
B.该安全带可以使人所承受的力减小
C.当车加速时,该安全带就会自动充气
D.该安全带充气后增大与人体的接触面积,减小压强,可避免人员被勒伤
【分析】(1)惯性是物体的固有属性,其大小只和质量有关;由于惯性当紧急刹车时,人会前冲,安全带可以防止人冲上前窗玻璃。
(2)安全带不能使人所承受的力减小;
(3)安全带紧缚力达到一定的值,藏在安全带里的气囊就会快速充气,迅速形成气囊袋;
(4)减小压强的方法:在压力一定时,增大受力面积,在受力面积一定时,减小压力。
【解答】解:A、惯性大小只和质量有关,故系安全带不会改变车及人的惯性,故A错误;
B、该安全带不能使人所承受的力减小,故B错误;
C、由题意“紧缚力达到一定的值,藏在安全带里的气囊就会快速充气,迅速形成气囊袋”,而不是当车加速时,该安全带就会自动充气,故C错误;
D、该安全带充气后增大与人体的接触面积,在压力一定时,增大受力面积,可减小压强,从而避免人员被勒伤,故D正确。
故选:D。
【点评】此题考查减小压强的方法和惯性,一切物体都具有惯性,有时我们要利用物体的惯性,有时我们要防止惯性带来的危害;体现了物理服务于人们的生活,生活中处处有物理。
7.如图所示,用力将图钉按在墙壁上,下列说法正确的是( )
A.手指对钉帽的压力小于墙壁对钉尖的压力
B.手指对钉帽的压力大于钉尖对墙壁的压力
C.手指对钉帽的压强等于钉尖对墙壁的压强
D.钉尖对墙壁的压力和墙壁对钉尖的压力是相互作用力
【分析】利用以下知识分析解答:
(1)固体可以传递力;
(2)相互作用力的条件:大小相等、方向相反、作用在两个物体上,作用在同一条直线上。
(3)根据p=可知,压力相同时,受力面积越大,压强越小。
【解答】解:
B、固体可以传递压力,用手给钉帽施加压力,图钉会把这个力大小不变的传递给墙壁,所以手指对钉帽的压力等于钉尖对墙壁的压力。故B错误;
C、手指对钉帽的压力等于钉尖对墙壁的压力,而钉帽的面积较大,即受力面积较大,根据p=可知,手指对钉帽的压强小于钉尖对墙壁的压强。故C错误;
D、钉尖对墙壁的压力和墙壁对钉尖的压力,它们大小相等、方向相反、作用在不同物体上,是一对相互作用力,故D正确;
A、由BD的解答可知,手指对钉帽的压力等于钉尖对墙壁的压力,而钉尖对墙壁的压力等于墙壁对钉尖的压力,所以,手指对钉帽的压力等于墙壁对钉尖的压力。故A错误
故选:D。
【点评】此题考查压力及重力与压力的区别、相互作用力和压强的大小比较,难度不大,关键是知道固体可以传递。
8.下列实例中,其目的是为了减小压强的是( )
A.破窗锤敲击端做成锥状B.篆刻刀的刀口做得很锋利
C.推土机用宽大履带来支撑D.蚊子的口器生长的很尖细
【分析】压强大小跟压力大小和受力面积大小有关。
增大压强的方法:是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;是在受力面积一定时,通过增大压力来增大压强。
减小压强的方法:是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强;是在受力面积一定时,通过减小压力来减小压强。
【解答】解:A、破窗锤敲击端做成锥状,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;故A不合题意;
B、篆刻刀的刀口做得很锋利,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;故B不合题意;
C、推土机用宽大履带来支撑,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强;故C符合题意;
D、蚊子的口器生长的很尖细,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;故D不合题意。
故选:C。
【点评】这是一道与生活联系非常密切的物理题,在我们日常生活中经常需要根据实际情况来增大或减小压强,要学会学以致用,活学活用,这才是学习物理的真正意义。解答时,要注意使用控制变量法。
9.如图所示,完全相同的甲、乙两个烧杯内装有密度不同的液体。在两烧杯中,距离杯底同一高度处有A、B两点,已知A、B两点压强相等,则烧杯甲、乙对桌面的压强p甲、p乙大小关系为( )
A.p甲<p乙B.p甲>p乙
C.p甲=p乙D.条件不足,无法判断
【分析】(1)知道A、B所处的深度关系、AB两点压强相等,利用p=ρgh可知液体密度大小关系;
(2)烧杯底受到的压强等于A点(或B点)压强加上A点(或B点)下面液体产生的压强,可得烧杯底受到的压强大小关系;烧杯是直壁容器,烧杯底受到的压强p==,据此液体重力大小关系;
(3)烧杯对桌面的压力等于杯和液体的总重,受力面积相同,利用p=得出烧杯甲、乙对桌面的压强关系。
【解答】解:
(1)由图知,A、B所处的深度hA>hB,
而A、B两点压强相等,即pA=pB,
由p=ρgh可知液体密度ρA<ρB;
(2)设A、B距离杯底的高度为h,
烧杯底受到的压强:
p底甲=pA+ρAgh,p底乙=pB+ρBgh,
因为pA=pB,ρA<ρB,
所以pA+ρAgh<pB+ρBgh,
所以烧杯底受到的压强:
p底甲<p底乙,
因为烧杯是直壁容器,烧杯底受到的压强p==,
设液体重分别为G甲、G乙,烧杯底面积为S,
p底甲=,p底乙=,
可得:<,
两烧杯内液体重G甲<G乙;
(3)因为烧杯对桌面的压力F=G杯+G液,
所以甲烧杯对桌面的压力F甲=G杯+G甲,
乙烧杯对桌面的压力F乙=G杯+G乙,
所以烧杯对桌面的压力F甲<F乙,
因为p=、受力面积相同,
所以烧杯甲、乙对桌面的压强p甲<p乙。
故选:A。
【点评】本题考查了液体压强公式p=ρgh、压强定义式p=的应用,能分析得出烧杯中液体重力大小关系是关键。
10.请你想象一下,假如“减小受力面积可以减小压强”,则可能会出现( )
A.刀刃磨得越锋利,切菜越容易
B.书包带做得越窄,背着越舒服
C.墙基做得越宽,越不容易下陷
D.图钉尖做得越尖,越容易按入墙中
【分析】紧紧扣住假如“减小受力面积可以减小压强”,对各个选项逐一进行分析即可解答。
【解答】解:
A、假如“减小受力面积可以减小压强”,那么刀刃磨得越锋利,受力面积越小,压强越小,所以切菜越不容易,故A不可能;
B、假如“减小受力面积可以减小压强”,那么书包带做得越窄,受力面积越小,压强越小,所以背着越舒服,故B可能;
C、假如“减小受力面积可以减小压强”,那么墙基做得越宽,受力面积越大,压强越大,所以越容易下陷,故C不可能;
D、假如“减小受力面积可以减小压强”,那么图钉尖做得越尖,受力面积越小,压强越小,所以越不容易按入墙中,故D不可能。
故选:B。
【点评】此题考查减小压强的方法,深入理解题干中假如“减小受力面积可以减小压强”的含义是解答此题的关键。
11.如图所示,一个密封的圆台状容器,内装一定质量的水,放在水平桌面上,现把它倒置过来,则( )
A.水对容器底的压力减小B.水对容器底的压强减小
C.容器对桌面的压强减小D.容器对桌面的压力减小
【分析】先分析水对容器底的压强,由液体压强公式p=ρgh,只需分析当把容器倒置过来后,h有何变化,就可以得出压强如何变化。
分析水对容器底的压力,我们就需要用公式F=pS进行分析。而直接用这个公式还不能分析出水对容器底的压力变化情况,因为倒置过来后水对容器底的压强变大了(h变大了),而容器底面积却变小了,所以压强与容器底面积的乘积是变大了还是变小了,我们就无法判断出来。所以我们还需要寻找一个量,通过这个量把第一次和第二次水对容器底的压力联系起来,从而进行比较。
第一次,水对容器底的压力大于水的重力。理由:水对容器底的压力是以S大为底面积,h为高的这部分液柱所产生的压力,这部分液柱比容器中的水多,所以水对容器底的压力大于水的重力;
第二次,水对容器底的压力小于水的重力。理由:水对容器底的压力是以S小为底面积,h′为高的这部分液柱所产生的压力,这部分液柱比容器中的水少,所以水对容器底的压力小于水的重力。
由此就可得出第一次和第二次水对容器底的压力变化情况了。
【解答】解:设如图放置时的底面积为S大,倒置过来后的底面积为S小,
因为水的体积一定,所以倒置过来后水的高度增大了,则根据液体压强公式p=ρgh可知,倒置过来后水对容器底的压强变大了。
(1)第一次水对容器底的压力:F=pS=ρghS大,即水对容器底的压力是以S大为底面积,h为高的这部分液柱所产生的压力,由图可知这部分液柱比水多,所以水对容器底的压力大于水的重力。如图:
(2)第二次水对容器底的压力:F′=p′S小=ρgh′S小,即水对容器底的压力是以S小为底面积,h′为高的这部分液柱所产生的压力,由图可知这部分液柱比水少,所以水对容器底的压力小于水的重力。如图:
对比前后两次情况,液体对容器底部的压力将会变小,且倒置后,液面升高,据p=ρgh,h变大,容器底部所受液体的压强变大;
且倒置前后容器对桌面的压力等于总重力,重力不变故压力不变,而与水平面的接触面积减小,故压强增大。
故选:A。
【点评】本题的难点在于判断水对容器底的压力变化情况。不同形状的容器,水对容器底的压力和水的重力关系是不同的。
圆柱形容器,水对容器底的压力等于水的重力;上窄下宽的容器,水对容器底的压力大于水的重力(水对容器侧壁有压强压力,压力的方向垂直于侧壁,由于物体间力的作用是相互的,所以侧壁会对水有一个相对容器底斜向下方向的压力,所以水对容器底的压力大于水的重力);上宽下窄的容器,水对容器底的压力小于水的重力(水对容器侧壁有压强压力,压力的方向垂直于侧壁,由于物体间力的作用是相互的,所以侧壁会对水有一个相对容器底斜向上方向的压力,所以水对容器底的压力小于水的重力)。
12.如图所示,三个相同的容器内水面高度相同,甲容器内只有水,乙容器内有木块漂浮在水面上,丙容器中一个小球处于下沉的状态,三个容器对桌面压力大小分别用F甲、F乙、F丙表示,则它们的大小关系是( )
A.F甲=F乙=F丙B.F甲>F乙>F丙C.F甲<F乙<F丙D.F甲=F乙<F丙
【分析】由于容器对水平桌面的压力等于容器和容器里的物体的重力之和,根据容器中的水的变化得出压力的变化。
【解答】解:根据作用力和反作用力可知,水给物体一个竖直向上的浮力F浮,物体会反过来施加给水一个竖直向下的压力F压,而且F压=F浮.这个压力会通过水、容器传递给桌面。
在甲容器中,甲容器对于桌面的压力F甲=G水+G杯,
在乙容器中,乙容器对桌面的压力F乙=G水′+G木+G杯=G水′+G排+G杯,
由于木块漂浮,所以F浮木=G木=G排,因为G水′+G排=G水,
在丙容器中,丙容器对桌面的压力F丙=G水″+G球+G杯=G水″+G排′+G杯,
由于小球下沉,所以F浮球<G球=G排′,因为G水″+G排′=G水,
所以F甲=F乙<F丙;
故选:D。
【点评】本题考查了学生对压力及重力与压力的区别、物体浮沉条件的掌握和运用,本题关键知道物体密度小于液体密度时物体漂浮,物体密度等于液体密度时物体悬浮,当物体的密度大于液体的密度时,物体下沉。
13.有四个完全相同的均匀正方体木块放在水平桌上,现将甲、乙、丙截去完全相同的两个小正方体(图中阴影部分)后,它们对桌面的压强分别为 P甲、P乙、P丙和 P丁,则( )
A.P 丁>P 甲=P 乙=P 丙B.P 乙>P 丙>P 丁>P 甲
C.P 乙>P 丙=P 丁=P 甲D.P 乙>P 甲>P 丙>P 丁
【分析】放在水平面的正方体木块对支持面的压力等于其重力大小。
把四个正方体分为两类:一是甲和丁,受力面积相同,压力不同,比较p甲和p丁的大小关系;
二是甲乙丙,压力相同,受力面积不同,比较p甲、p乙、p丙的大小关系;
再分析丙和丁,假设把丙左边露出那部分切除掉,把剩余部分对桌面的压强分别和丙丁比较得出p丙和p丁的大小关系;
最后综合分析得出答案。
【解答】解:对于甲和丁,对桌面的压力:F甲<F丁,S甲=S丁,
因p=,
故p甲<p丁;﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
对于甲、乙、丙,对桌面的压力:F甲=F乙=F丙,S甲>S丙>S乙,
因p=,故p甲<p丙<p乙;﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
对于丙和丁:
若将丙的左边露出部分切掉,得出丙′,如下所示:
因p====ρgh,
故p丙′=p丁;
根据p=,F丙>F丙′,S丙=S丙′,
所以,p丙>p丙′;
p丙>p丙′=p丁;﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
由①②③得出:
p乙>p丙>p丁>p甲。
故选:B。
【点评】本题比较固体压强的大小,考查压强公式的灵活运用,关键是利用假设法找出丙和图丁对桌面压强的大小关系。难度较大。
14.如图甲,一个质量均匀分布的柱体静止在水平面上,它对水平面的压强为P,若将它沿斜线分为如图乙两部分,它们对水平面的压强分别为Pa和Pb,则( )
A.P>Pa>PbB.Pa>P>PbC.P<Pa<PbD.Pa<P<Pb
【分析】物体放在水平地面上,对地面的压力等于物体的重力,根据压强公式p=知对地面的压强p====ρgh,由图分析分成的a、b两块对地面压强的变化情况,进行比较即可。
【解答】解:原来的正方体放在水平地面上,对地面的压强为p====ρgh,
若沿如图所示的虚线方向切成a、b两部分,
则:①pa===,
由图知:Va<Sah,
所以pa===<=ρgh=p,
即pa<p;
②pb===,
由下图知Vb>Sbh,
所以pb===>=ρgh=p,
即:pb>p。
故选:D。
【点评】此题主要考查学生对压强公式的应用,可根据a、b形状分别分析它们对桌面的压强,并与p比较,然后即可得出结论。
15.叠罗汉是一种二人以上层层叠成各种造型的游戏娱乐形式,也是一种高难度的杂技。如图为六人叠成的三层静态造型,假设每个人的重力、脚底与地面的接触面积均相等,下面两层五人的背部均呈水平状态,上面人的脚均踩在下面人背的正中间,则最底层三人从左到右对地面的压强之比为( )
A.1:2:1B.2:1:2C.7:10:7D.10:7:10
【分析】六个人都处于静止状态,所以受力都是平衡的,因为下面五人的背部均呈水平状态,所以不用看腿的角度,例如最上面的人腿上的力就是 ,用隔离法分别受力分析就可以知道最底层三人从左到右对地面的压力关系,由于脚底与地面的接触面积均相等,再利用p=分析压强即可。
【解答】解:
以上方三人为研究对象,设中间层两人每只脚受到的支持力为F,每个人的重力为G,
因上方三人静止,所以有4F=3G,
解得:F=G,即中间层每只脚对底层人的压力G;
最底层左边的人对地面的压力:F1=G+G=G,
最底层正中间的人对水平地面的压力:F2=G+G+G=,
最底层右边的人对地面的压力:F3=G+G=G;
因最底层每个人脚底与地面的接触面积均相等,所以由p=可得,压强之比等于压力之比,
则最底层三人从左到右对地面的压强之比:
p1:p2:p3=F1:F2:F3=::=7:10:7。
故选:C。
【点评】受力平衡的题一定能做出来,一般用到整体法或隔离法,应用隔离法时注意顺序是层层剥皮,也就是由上到下,由外到里。分别应用平衡条件即可。
16.在图给出的动物的身体结构特点中,以减小压强来适应自然环境的是( )
A.
啄木鸟有尖的喙
B.
鲨鱼有锋利的牙齿
C.
蚊子有尖尖的口器
D.
骆驼有宽大的脚掌
【分析】压强大小与压力大小和受力面积大小有关。
增大压强的方法:在受力面积一定时,增大压力来增大压强;在压力一定时,减小受力面积来增大压强。
减小压强的方法:在受力面积一定时,减小压力来减小压强;在压力一定时,增大受力面积来减小压强。
【解答】解:A、啄木鸟的喙很尖,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,不符合题意;
B、鲨鱼的牙齿很锋利,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,不符合题意;
C、蚊子的口器很尖,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,不符合题意;
D、骆驼的脚掌很宽大,在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,符合题意。
故选:D。
【点评】本题考查了影响压强大小的因素,是一道基础题。在生活中很多的动物植物都包含很多的物理知识,所以我们平时要认真观察。
17.如图所示,容器中装有一定量的水,静止在水平桌面上,容器中的水所受重力为G1,容器所受重力为G2,容器中的水对容器底的压力为N1,容器对桌面的压力为N2,桌面对容器的支持力为N3,则下列选项正确的是( )
A.N1与G1大小相等B.G1、G2之和与N2大小相等
C.N1与N3是一对相互作用力D.N2与N3是一对平衡力
【分析】(1)答此题的关键,是对N1、N2、N3,这三个压力(支持力)进行分析。
首先看水对容器底的压力,由于容器不规则,要先求出水对容器底的压强,再由F=PS来判断水对容器底的压力。
杯子对桌面的压力属于固体压力的计算,由于杯子位于水平桌面上,所以杯子和水的总重等于杯子对桌面的压力。
根据上面的受力分析可判断出A、B的正误。
(2)在C、D中,主要考查的是平衡力和相互作用力的辨别,在这两项中要注意这两种作用力的区别:
平衡力:等大、反向、共线,作用在同一物体上;
相互作用力:等大、反向、共线,作用在不同的物体上。
根据定义以及上面的受力分析,即可判断出C、D的正误。
【解答】解:设容器内水的深度为h,容器的底面积为s;
那么水对容器底的压强为:P=ρgh;
水对容器底的压力为:N1=Ps=ρghs>ρgV液=G1,即 N1>G1;
杯子对桌面的压力为水和杯子的总重,即:N2=G1+G2;
显然:N1<N2,故A错误,B正确。
杯子对桌面的压力N2作用在桌面上,桌面对杯子的支持力N3作用在杯子上;
两个力等大、共线、反向,且作用在两个物体上,因此两个力是相互作用力,不是平衡力;故D错误。
由D知:N2=N3,而N1<N2,因此N1<N3,两个力大小不等,故N1与N3不是一对相互作用力,故C错误。
综上可知:只有B选项是正确的。
故选:B。
【点评】此题考查的知识点较为典型,主要的内容有两点:
①不规则容器中,液体对杯底压力的求法;②平衡力和相互作用力的区别。
在①中,要牢记先压强后压力的顺序;在②中,把握住是否作用在同一物体上,是区分平衡力和相互作用力的关键。
18.在汽车交通事故中对乘员造成伤害的往往是“二次碰撞”(汽车碰撞后发生的乘客跟车身的碰撞)引起。与传统的安全带相比,安全气囊对乘员的头和胸的保护作用效果更好,在紧急情况下,装于前排乘员前方的安全气囊能急速膨胀,以避免人与仪表板、挡风玻璃相撞。为保证气囊有良好的保护性能,设计中应考虑( )
①气囊膨胀的初期,内部压强要超过某个数值;
②尽可能快地使气囊膨胀展开;
③气囊与乘客的接触面积的大小;
④要有排气机构,当压力超出某值时可以排气,减小压力。
A.只需考虑①B.只需考虑①②C.只需考虑①②③D.①②③④都应考虑
【分析】据气囊的作用,结合实际情况逐个选项依次分析即可判断。
【解答】解:在汽车交通事故中为了避免乘客“二次碰撞”而造成的伤害,汽车上设计了安全气囊,即在紧急情况下,装于前排乘员前方的安全气囊能急速膨胀,以避免人与仪表板、挡风玻璃相撞;故气囊不是轻微的碰撞就能展开的,即气囊膨胀的初期,内部压强要超过某个数值方可;由于发生事故的时间很短,故必须使气囊快速展开方可有效,同时为了大面积的保护人体,应尽可能的增大乘客与气囊的接触面积,使人撞在气囊上以起到缓冲的目的;如果不排气人就会被巨大的压力挤压,会有生命危险。而实际生活中也是膨胀后缓缓排气的,故①②③④都要考虑的;
故选:D。
【点评】一切物体都具有惯性,有时我们要利用物体的惯性,有时我们要防止惯性带来的危害;体现了物理服务于人们的生活,生活中处处有物理。
二.填空题(共12小题)
19.如图所示是小朋友们喜爱的一项运动﹣﹣玩滑板。小朋友一只脚踏上滑板之后与踏上之前相比,滑板对地面的压强会 变大 ;小朋友的另一只脚用力蹬地,使踏板向前滑动起来,脚离地后,由于 惯性 ,滑板车将继续向前滑行。
【分析】(1)压强的大小与压力和受力面积有关,由接触面积的变化,再利用压强公式p=可知压强的变化;
(2)一切物体都具有惯性。由于惯性物体要保持原来的运动状态。
【解答】解:(1)一只脚踏上滑板车之前,滑板车对地面的压力小于人和滑板车的总重力,
一只脚踏上滑板车之后,滑板车对地面的压力等于人和滑板车的总重力,
即一只脚踏上滑板车之后与踏上之前相比,压力变大,但滑板车对地面的受力面积不变,
由p=可知,滑板车对地面的压强变大;
(2)小朋友的另一只脚用力蹬地,使踏板车向右滑动起来,脚离地后,由于惯性,滑板车将继续向右滑行。
故答案为:变大;惯性。
【点评】本题考查了压强大小的比较和利用惯性知识解释生活中的问题,关键是分析出小朋友一只脚踏上滑板车之后与踏上之前压力和受力面积的变化。
20.停在水平地面的汽车质量为2400kg,汽车所受重力为 2.4×104 N.轮胎与地面接触面积共为0.12m2,汽车对地面压强为 2×105 Pa.(g=10N/kg)
【分析】知道汽车的质量,根据G=mg求出汽车所受重力,汽车对地面压力等于自身的重力,又知道轮胎与地面的接触面积,根据p=求出汽车对地面压强。
【解答】解:汽车所受重力:
G=mg=2400kg×10N/kg=2.4×104N,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,汽车对地面压强:
p===2×105Pa。
故答案为:2.4×104;2×105。
【点评】本题考查了重力公式和压强公式的应用,关键是知道水平面上物体的压力和自身的重力相等。
21. 探究压力的作用效果与受力面积的关系时,分别采用如图甲、乙所示的两种方法。用两只手的食指分别压在铅笔两端。
(1) 乙 的方法不合理,该方法未控制 压力 相等。
(2)图甲中。铅笔笔尖面积是0.5mm2,两手指均用2N的力对压铅笔两端。则笔尖对手指的压强为 4×106 Pa。
【分析】(1)探究压力作用效果与受力面积的关系,应控制压力不变,据此分析答题。
(2)已知压力和受力面积,根据压强公式求解。
【解答】解:
(1)为研究压力的作用效果与受力面积的关系,应当控制压力大小不变,而乙图中铅笔竖直放置时,由于铅笔的重力会导致下面手指受的压力增大,即没有控制压力相等,所以乙的方法不合理。
(2)笔尖对手指的压强为:
p==4×106Pa。
故答案为:(1)乙;压力;(2)4×106。
【点评】本题探究压力的作用效果与受力面积的关系,考查控制变量法的运用及压强的计算。
22.边长12cm的均匀正方体,重为72N,放在水平桌面中央,则正方体对桌面的压强为 5×103 Pa;如图所示,若沿水平方向裁下一部分a立放在水平桌面上,且使a对桌面压强为剩余部分b对桌面压强的1.5倍,则剩余部分b的高度为 4.8 cm。
【分析】已知正方体的边长,可求得其面积,正方体放在水平桌面中央,对桌面的压力等于物体本身的重力,根据公式p=可求得正方体对桌面的压强;
因为是规则物体,所以根据公式p======ρgh结合裁下一部分后a对桌面压强(立放)为剩余部分b对桌面压强的1.5倍,列出关系式可求得剩余部分b的高度。
【解答】解:(1)已知正方体的边长L=12cm=0.12m,则其面积S=L2=(0.12m)2=0.0144m2,
正方体对桌面的压力F=G=72N,
正方体对桌面的压强p===5×103Pa,
(2)因为是规则物体,沿水平方向裁下一部分a,立放a对桌面压强pa=====ρgha,
b对桌面压强pb=ρghb,
已知pa=1.5pb,
ρgha=1.5ρghb,
正方体的边长12cm,
解得ha=7.2cm,
则hb=12cm﹣7.2cm=4.8cm。
故答案为:5×103;4.8。
【点评】本题考查了求压力、求压强等,关键是公式的应用,要知道在水平地面上压力等于物体本身重力,利用好p======ρgh是解答此题的关键。
23.在杂技表演中,总重为600N的人站立在六个鸡蛋上,鸡蛋放在泡沫板的凹槽内,如图所示,泡沫板的凹槽增大了鸡蛋的 受力面积 ,从而减小压强来保护鸡蛋。如果脚与鸡蛋的总接触面积约为1.2×10﹣3m2,此时脚对鸡蛋的压强为 5×105 Pa。
【分析】(1)减小压强的方法:是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强;是在受力面积一定时,通过减小压力来减小压强。
(2)人对鸡蛋的压力是一定的,等于其自身重力,又知受力面积,利用p=计算压强。
【解答】解:(1)人对鸡蛋的压力是一定的,等于其自身重力,鸡蛋放在泡沫板的凹槽内,泡沫板的凹槽增大了鸡蛋的受力面积,根据p=可知,减小了对鸡蛋的压强。
(2)人对鸡蛋的压力F=G=600N,
脚对鸡蛋的压强:p===5×105Pa。
故答案为:受力面积;5×105。
【点评】此题考查减小压强的方法、压强的大小计算,是一道较为简单的计算题,难度不大,
24.如图所示,一个质量为200g、外底面积为20cm2、深度为10cm的杯子装满300g的水时,水对杯子底部的压强为 1000 Pa,杯子对水平面的压强为 2500 Pa.(g=10N/kg)
【分析】(1)知道容器内水的深度,根据p=ρgh求出水对杯底的压强;
(2)知道水的体积和质量,根据m=ρV求出水的质量,壶底对桌面的压力等于壶和水的重力之和,根据p=求出杯子对桌面的压强。
【解答】解:水对杯底的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10×10﹣2m=1000Pa;
杯子对桌面的压力:
F=G总=(m杯+m水)g=(200×10﹣3kg+300×10﹣3kg)×10N/kg=5N,
杯子对桌面的压强:
p′===2500Pa。
故答案为:1000;2500。
【点评】本题考查了液体压强公式和密度公式、压强定义式的应用,关键是知道水平面上物体的压力和自身的重力相等。
25.汽车行驶在沙滩、雪地、常因轮胎下陷、打滑面受困。用“脱困板”垫在轮胎下面可化险为夷,“脱困板”下表面宽大,目的是 通过增大接触面积减小压强 ;上表面凹凸不平,目的是 通过增大接触面粗糙程度增大摩擦力 。
【分析】(1)压强大小与压力和受力面积的大小有关,当压力一定时,增大受力面积的大小,可以减小压强;
(2)滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关,当压力一定时,增大接触面的粗糙程度,可以增大摩擦。
【解答】解:
“脱困板”下表面宽大,是通过增大接触面积减小压强,从而防止轮胎下陷;
“脱困板”上表面凹凸不平,是通过增大接触面粗糙程度增大摩擦力,防止打滑。
故答案为:通过增大接触面积减小压强;通过增大接触面粗糙程度增大摩擦力。
【点评】本题考查了减小压强、增大摩擦的方法,要熟练掌握增大、减小压强和摩擦的方法,会解释有关现象。
26.如图所示,水平桌上放置两个底面积不同(S甲<S乙),高度相同,质量可以忽略不计的薄壁圆柱形容器甲和乙,分别盛满质量相等的水和酒精,此时,甲和乙两容器对桌面的压强关系为p甲 > p乙,现将两个完全相同、密度为ρ的实心物体分别放入水和酒精中(ρ酒精<ρ<ρ水),待它们静止后,两物体在液体中受到的浮力关系为F水 > F酒精,甲和乙两容器对桌面的压力关系为F甲′ < F乙′(均选填“>”“<”或“=”)。
【分析】(1)水平面上的物体对水平面的压力等于其重力,又知受力面积之间的关系,利用p=比较甲和乙两容器底对桌面的压强关系;
(2)根据物体和水、酒精的密度关系确定静止后两物体在水和酒精中的状态,然后利用物体浮沉条件比较其浮力与重力的关系,进而得出浮力关系;
(3)因容器是固体,则容器对桌面的压力应根据F=G进行比较。
【解答】解:(1)因甲乙容器水平桌上,分别盛满质量相等的水和酒精,则G水=G酒精,薄壁圆柱形容器甲和乙质量忽略不计,
所以甲和乙两容器底对桌面的压力相等,
又因为S甲<S乙,
所以,根据p=可知,此时,甲和乙两容器底对桌面的压强关系为p甲>p乙;
(2)将密度为ρ的物体分别放入水和酒精中,因ρ酒精<ρ<ρ水,
所以待静止后,物体A会在水中漂浮,在酒精沉底,
所以F水=G物,F酒精<G物,
所以F水>F酒精;
(3)由(2)知,F水>F酒精;
所以G排水>G排酒精,
又因为G水=G酒精,
甲容器对桌面的压力为F甲′=G水+G物﹣G排水,乙容器对桌面的压力为F乙′=G酒精+G物﹣G排酒精,
所以F甲′<F乙′。
故答案为:>;>;<。
【点评】本题考查压强和压力的大小比较;这是一道推理判断题,先根物体的浮沉条件比较出物体A排开的水和酒精的重力,然后根据p=即可比较压强,根据是知道容器的对桌面的压力是谁产生的。
27.质量相等的甲、乙两个实心均匀正方体物块放在水平地面上,密度关系是ρ甲>ρ乙,当在甲、乙两物块上,分别放重为G1、G2的物体或分别施加竖直向上的力F1、F2(F1、F2均小于物块重力)时,甲、乙两物块对水平地面的压强相等,则G1 < G2,F1 > F2。
【分析】压强与压力和受力面积有关,所以本题需要先求出甲、乙两物块的底面积。根据甲、乙的质量关系和密度关系可得出它们的体积关系,因为它们都是正方体,所以就能知道它们的底面积关系。
当在甲、乙两物块上分别放上重为G1、G2的物体时,此时甲对地面的压力等于甲的重力与G1之和;乙对地面的压力等于乙的重力与G2之和。因为甲、乙两物块对水平地面的压强相等,所以知道甲、乙的底面积关系就能知道甲、乙对地面的压力关系,然后用甲、乙对地面的压力减去甲、乙的重力,就可以得出G1与G2的关系。
当在甲、乙两物块上分别施加竖直向上的F1、F2时,此时甲对地面的压力等于甲的重力减去F1;乙对地面的压力等于乙的重力减去F2.因为甲、乙两物块对水平地面的压强相等,所以知道甲、乙的底面积关系就能知道甲、乙对地面的压力关系,然后用甲、乙的重力减去减去甲、乙对地面的压力,就可以得出F1与F2的关系。
【解答】解:因为甲、乙的质量相等,ρ甲>ρ乙,所以V甲<V乙。
又因为甲、乙都是正方体,所以L甲<L乙,则s甲<s乙。
当在甲、乙两物块上分别放上重为G1、G2的物体时:
甲对地面的压力:F甲=G甲+G1,
乙对地面的压力:F乙=G乙+G2,
因为P甲=P乙,s甲<s乙,所以F甲<F乙,
又因为m甲=m乙,所以G甲=G乙,则G1<G2。
当在甲、乙两物块上分别施加竖直向上的F1、F2时:
甲对地面的压力:F甲=G甲﹣F1,
乙对地面的压力:F乙=G乙﹣F2,
因为F甲<F乙,G甲=G乙,所以F1>F2。
故答案为:<;>。
【点评】解答本题需要学生具备一定的综合分析能力,这道题涉及的公式有三个:密度计算公式,重力计算公式,压强计算公式。涉及的力有重力、压力、竖直向上的力。解题的突破口是通过甲、乙的质量关系,密度关系得出面积关系,再通过面积关系和压强关系得出压力关系,最终得出G1与G2、F1与F2的大小关系。
28.在建造高楼大厦时,其地基大多采用箱式基础。所谓箱式基础,就是把整栋大楼占地范围的地皮掏空挖深,然后填上钢筋混凝土。箱式基础的优点在于:第一,增大了大楼与地面的接触面积,从而减小了大楼对地面的 压强 ,可有效地防止地皮大幅度的下陷;第二,降低了整栋大楼的 重心 ,增大了大楼的稳度,提高了大楼的抗震能力。
【分析】压强大小的影响因素:压力大小和受力面积大小。在压力一定时,增大受力面积来减小楼对地面的压强。
大楼的底部由钢筋混凝土制成箱式结构,楼体下面重力大小,重心下移,降低了重心,增加楼房的稳定性。
【解答】解:在楼房对地面的压力一定时,增大大楼和地面的受力面积,能减小大楼对地面的压强,防止下陷。
用钢筋混凝土制成箱式结构,大楼的底部重力大,重心下移,增强了大楼的稳定性。
故答案为:压强;重心。
【点评】从楼房的结构,考查压强和重心的问题,体现了物理和建筑的密切关系,体现了物理生活化。
29.如图所示,某同学用弹簧测力计拉着放在水平桌面上的木块匀速滑动,在木块前端离开桌面至一半移出桌面的过程中,弹簧测力计的示数 不变 ,木块对桌面的压力 不变 ,木块对桌面的压强 变大 。(均选填“变大“、“变小”或“不变”)
【分析】本题抓住摩擦力大小的影响因素,摩擦力大小与接触面积无关,增大压强的方法:减小受力面积。
【解答】解:在木块前端离开桌面至一半移出桌面的过程中,木块对桌面的压力始终等于木块的重力,所以不变,摩擦力大小与接触面积无关,所以摩擦力不变,弹簧测力计示数不变,因为弹簧测力计的拉力与摩擦力是平衡力;因为受力面积减小,根据压强的公式p=可知,木块对桌面的压强变大;
.故答案为:不变;不变;变大。
【点评】本题考查了摩擦力大小的影响因素,增大压强的方法。
30.如图所示,甲、乙、丙三个密度均匀的实心正方体分别放在水平地面上,它们对水平地面的压强相等。甲、乙、丙对地面压力最大的是 甲 ,密度最大的是 丙 。
【分析】(1)由图可知三正方体的受力面积关系,已知它们对水平地面的压强相等,根据F=pS比较三者对地面压力关系;
(2)水平面上物体的压力和自身的重力相等,根据G=mg、m=ρV、V=Sh和p=得出正方体对地面压强的表达式,由图可知三者高度的关系,然后根据压强表达式得出三者的密度关系。
【解答】解:(1)由图可知,三正方体的受力面积关系S甲>S乙>S丙,
因三均匀实心正方体对水平地面的压强相等,
所以,由p=的变形式F=pS可知,三者对地面压力关系F甲>F乙>F丙;
(2)均匀实心正方体对水平地面的压强:
p======ρgh,
由图可知,h甲>h乙>h丙,
因三均匀实心正方体对水平地面的压强相等,
所以,由ρ=可知,ρ甲<ρ乙<ρ丙。
故答案为:甲;丙。
【点评】本题考查了学生对固体压强公式p=和p=ρgh的掌握与应用,能得出均匀实心正方体对水平地面的压强p=ρgh是关键。
三.实验探究题(共6小题)
31.利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的因素,如图1至图3所示。
(1)图中压力的作用效果是通过海绵发生 形变 (选填“形变”或“运动状态改变”)来体现的,我们 可以 (选填“可以”或“不可以”)用沙子代替海绵来完成实验。
(2)通过比较图1和图2,说明受力面积一定时,压力 越大 (选填“越大”或“越小”),压力的作用效果越明显,通过比较图 2 (填序号)和图3,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)实验中主要采用的研究方法是 控制变量法 (选填“控制变量法”或“理想实验法”)。
【分析】(1)力可以使物体发生形变,相同受力面的形变程度越大,压力作用效果越明显,可以通过受力面形变程度的大小判断压力的作用效果,用到的是转换法;
(2)应用控制变量法分析图示实验,根据实验所控制的变量与实验现象得出实验结论;
(3)“控制变量法”:在研究物理问题时,某一物理量往往受几个不同物理量的影响,为了确定各个不同物理量之间的关系,就需要控制某些量,使其固定不变,改变某一个量,看所研究的物理量与该物理量之间的关系。
【解答】解:
(1)实验中,海绵的凹陷程度越大,压力作用效果越明显,即压力的作用效果是通过比较海绵的凹陷程度来反映的;
我们一般选择海绵、泡沫塑料、沙子等较易形变的材料,如果用沙子代替海绵做此实验,则仍然可以完成本次实验;
(2)由图1和图2可知,受力面积相同,而压力不同,压力越大,海绵的凹陷程度越大,压力的作用效果越明显,故可得到的结论是:受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;由图2和图3可知,压力相同而受力面积不同,受力面积越小,海绵凹陷程度越大,力的作用效果越明显,由此可知:压力相同,受力面积越小,压力的作用效果越明显;
(3)1、2两图比较,受力面积相同,压力不同;2、3两图比较,压力相同,受力面积不同,用到的科学研究方法是控制变量法。
故答案为:(1)形变;可以;(2)越大;2;(3)控制变量法。
【点评】本题是探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验,掌握压力作用效果的影响因素,学会利用控制变量法和转换法来探究压力作用效果的影响因素。
32.小丽做研究“影响压力作用效果的因素”实验,所用器材及在水平桌面上进行的实验过程如图所示。
(1)本实验所用到的研究方法是 转换法 和 控制变量法 。
(2)小丽为了探究压力作用效果跟压力大小的关系,应该通过图中 DE 的两次实验进行比较,得出结论 在受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显 ;为了探究压力作用的效果跟受力面积大小的关系,应该通过图中 EF 的两次实验进行比较,得出结论 在压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显 。
(3)在生活中,书包的背带做得比较宽,这是利用了 增大受力面积 来减小压力作用的效果;俗话说“磨刀不误砍柴工”,所蕴含的物理知识是通过 减小受力面积 来增大压力的作用效果。
【分析】(1)(2)本实验通过海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果,采用了转换法;
压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,实验时应采用控制变量法,
即探究压力的作用效果与压力大小的关系时应控制受力面积的大小不变,
探究压力的作用效果与受力面积时应控制压力的大小不变。据此分析回答。
(3)根据p=分析。
【解答】解:(1)本实验所用到的研究方法是转换法和控制变量法。
(2)小丽为了探究压力作用效果跟压力大小的关系,应该通过图中D、E的两次实验进行比较,得出的结论为:在受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;
为了探究压力作用的效果跟受力面积大小的关系,应该通过图中E、F的两次实验进行比较,得出结论为:在压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)在生活中,书包的背带做得比较宽,这是利用了增大受力面积来减小压力作用的效果;
俗话说“磨刀不误砍柴工”,所蕴含的物理知识是通过减小受力面积来增大压力的作用效果。
故答案为:(1)转换法; 控制变量法;
(2)DE;在受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;
EF;在压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;
(3)增大受力面积;减小受力面积。
【点评】本题探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验,主要考查控制变量法及转换法的应用,体现了对过程和方法的考查。
33.如图所示是“探究压力的作用效果与什么因素有关”的实验,通过观察海绵的凹陷程度可比较压力的作用效果:
(1)分析比较甲、乙两图所示现象,可初步得出结论: 压力相同,受力面积越小,压力的作用效果越明显 。下列实例没有应用该结论的是 C (填字母)
A.菜刀要经常磨一磨 B.书包要用宽的背带
C.汽车限重 D.啄木鸟有个坚硬而细长的喙
(2)将两个完全相同的木块用图丙所示的方式紧靠在一起放在海绵上,则此时压力的作用效果与图乙相比
相同 (选填“更明显”“更不明显”或“相同”)
【分析】(1)分析图示实验,根据实验控制的变量与实验现象,然后得出实验结论;
(2)压力作用的效果跟压力大小和受力面积的大小有关。
【解答】解:(1)分析比较甲、乙两图所示现象可知,压力相同,受力面积越小,压力的作用效果越明显;
A.菜刀要经常磨一磨,是为了在压力一定时,减小受力面积,增大压强,不符合题意;
B.书包要用宽的背带,是为了在压力一定时,增大受力面积,减小压强,不符合题意;
C.汽车限重,是在受力面积一定时,减小压力,减小对路面的压强,符合题意;
D.啄木鸟有个坚硬而细长的喙,是为了在压力一定时,减小受力面积,增大压强,不符合题意。
故选C。
(2)将两个完全相同的木块用图丙方式紧靠在一起放在海绵上,整体压力变大,受力面积也变大,但是单位面积上受到的压力不变,则此时压力的作用效果与乙图相比相同;
故答案为:(1)压力相同,受力面积越小,压力的作用效果越明显;C;(2)相同。
【点评】本题考查了压力作用效果实验,实验应用了控制变量法,正确应用控制变量法、分析图示实验现象即可正确解题。
34.小明同学利用A、B两物体、砝码、泡沫等器材探究“压力的作用效果与什么因素有关”的实验。如图所示。
(1)实验中小明是通过观察 泡沫的凹陷程度 来比较压力作用效果的,这种科学探究方法是 转换 法。
(2)比较甲、乙两图所示实验,能够得到的结论是 在受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显 。
(3)若要探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”,应通过比较图 甲 和 两 所示实验。
(4)小明同学实验时将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块,如图所示。他发现它们对泡沫的压力作用效果相同,由此他得出的结论是:压力作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是 没有控制压力大小相同 。
【分析】(1)通过泡沫的凹陷程度来反映压力的作用效果,采用了转换法;
(2)(3)(4)压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,实验时应采用控制变量法,即探究压力的作用效果与压力大小的关系时应控制受力面积的大小,探究压力的作用效果与受力面积时应控制压力的大小不变。
【解答】解:(1)实验中小明是通过观察泡沫的凹陷程度来比较压力作用效果的,这种科学探究方法是转换法;
(2)甲乙两图中,受力面积相同,乙图中压力更大,故得出的结论是:在受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(3)若要探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”,应控制压力大小相同,只改变受力面积大小,故应比较图甲丙两实验;
(4)研究压力作用效果与受力面积的关系,应控制压力大小相同,将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块
时,受力面积不同的同时,压力大小也改变了,即没有控制压力大小相同,得出结论是错误的。
故答案为:(1)泡沫的凹陷程度;转换法;
(2)在受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(3)甲;丙
(4)没有控制压力大小相同。
【点评】本题探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验,主要考查控制变量法及转换法的应用,体现了对过程和方法的考查。
35.某小组同学研究静止在斜面上的物体对斜面的压力大小与物体重力大小的关系,他们选择一轻质硬直尺作为斜面,在直尺的中点A处用细线挂上一重力G为1牛的钩码作为重物,直尺下端可以绕O点转动,在直尺上端B点沿垂直于直尺方向向上施加一拉力FB为0.3牛,使直尺保持倾角α不变,然后撤去钩码,在A点沿垂直于直尺方向向下施加一拉力FA为0.6牛,恰能使直尺保持倾角为α不变且FB大小仍为0.3牛,如图(a)所示。接着改变钩码的数量,重复实验步骤,如图(b)、(c)所示。
(1)实验中直尺在FB和FA的作用下与在FB和G作用下都能够保持倾角α不变,是因为直尺满足了 杠杆平衡的 条件的缘故,此时FA的作用效果与G的作用效果是 相同 的。
(2)分析比较(a)、(b)和(c)可得出初步结论;静止于倾角不变的斜面上的物体, 对斜面的压力大小与物体重力大小成正比 。
(3)实验中该小组同学发现在物体重力不变的条件下,可以通过 C 来增大物体对斜面的压力(填入你认为正确的选择字母:A.作用点A向B移动 B.作用点A向O点移动 C.减小倾角α D.增大倾角α)
(4)关于静止在斜面上的物体对斜面的压力方向与物体重力方向间夹角的大小,该小组用学经过讨论后认为夹角应该 等于 α(选填“大于”、“等于”或“小于”)
【分析】(1)根据杠杆平衡的条件即可判断;根据FA与G对杠杆的作用效果即可判断。
(2)分析比较(a)、(b)和(c)的对斜面的压力大小与物体重力大小的数据变化得出结论。
(3)在物体重力不变的条件下,根据物体对斜面的压力的影响因素即可判断;
(4)根据物体对斜面的压力方向与物体重力方向间,利用几何中三角形的关系即可判断。
【解答】解:
(1)由于直尺在FB和FA的作用下与在FB和G作用下都能够保持倾角α不变,说明直尺能处于平衡状态,则直尺满足了杠杆平衡的条件;
压力FA与钩码的重力G对杠杆的作用效果都是使直尺顺时针转动,由于同一幅图中两次FB的大小、方向和作用点都相同,所以FA的作用效果与G的作用效果是相同的。
(2)分析比较(a)、(b)和(c)的数据可知:物体重力大小增大为原来的几倍,物体对斜面的压力大小也增大为原来的几倍,所以,物体对斜面的压力大小与物体重力大小成正比。
(3)物体在水平面上对水平面的压力与物体的重力相等,当倾角α增大时物体对斜面的压力变小,所以在物体重力不变的条件下,可以通过减小倾角α来增大物体对斜面的压力,故C正确;
当物体在倾角α一定的斜面上时,物体对斜面的压力不变,与物体对斜面的作用点位置无关,故AB错误;
(4)由于物体对斜面的压力方向垂直于斜面向下,物体重力方向竖直向下(即与水平面垂直),根据直角三角形的关系可知,物体对斜面的压力方向与物体重力方向间夹角的大小等于α。
故答案为:
(1)杠杆平衡的;相同;(2)对斜面的压力大小与物体重力大小成正比;(3)C;(4)等于。
【点评】本题考查杠杆平衡条件的实验探究,知道杠杆中的各力的作用效果是使杠杆转动,关键是明确重力的力臂做法。
36.如图所示,为小丽在“研究影响压力作用效果的因素”实验中所选用的器材在水平桌面上进行的实验过程图示。
(1)本实验的科学探究方法是: 控制变量法、转换法 ;
(2)小丽为了探究压力作用的效果跟压力大小的关系,应该通过图中的 D、E 两次实验进行比较得出结论:为了探究压力作用的效果跟受力面积大小的关系,应该通过图中的 E、F 两次实验进行比较得出结论;
(3)通过实验小丽得出结论:压力作用的效果不仅跟压力的大小有关,而且跟受力面积有关。小丽的结论 正确 (选填“正确”或“不正确”)
(4)在生活中,书包的背带做得又宽又大,这是利用了: 增大受力面积 来减少压力作用的效果;压路机的碾子很重,这是利用了: 增大压力 来增加压力作用的效果。
【分析】(1)物理学中对于多因素(多变量)的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题;每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法;
不能直接观察物理量的变化,而是通过物理量变化导致其它量的变化时,通过其它量的变化判断物理量的变化,这种方法是转换法;
(2)(3)影响压力作用效果的因素是压力和受力面积,结合控制变量法,可对实验现象进行分析;
(4)通过实验结论,结合影响压力作用效果的因素,可对生活中的实例进行分析。
【解答】解:
(1)本实验中,探究压力作用效果与多个量的关系,用到了控制变量法;其次,通过海绵或泡沫的形变程度来反映压力的作用效果,还用到了转换法;
(2)探究压力作用的效果跟压力大小的关系,应控制受力面积相同而压力大小不同,由图示实验可知,应选择图D、E两次实验进行比较得出结论;为了探究压力作用的效果跟受力面积大小的关系,应控制物体间的压力相等而受力面积不同,应该通过图中的E、F两次实验进行比较得出结论;
(3)由图D、E所示实验可知,受力面积相同而物体间的压力不同,压力作用效果不同,由此可知,压力作用效果与压力大小有关,由图E、F所示实验可知,物体间的压力相同而受力面积不同,压力作用效果不同,由此可知,压力作用效果与受力面积有关,由此可知,小丽的结论是正确的。
(4)书包的背带做得又宽又大,这是利用了:增加受力面积来减少压力作用的效果;压路机的碾子很重,这是利用了:增大压力来增加压力作用的效果。
故答案为:(1)控制变量法、转换法;(2)D、E;E、F;(3)正确;(4)增大受力面积;增大压力。
【点评】熟知影响压力作用效果的因素,能运用控制变量法和转换法对实验的现象进行分析,并能结实验结论运用到生活中,是正确解答本题的关键。
四.计算题(共1小题)
37.2017年5月5日C919在浦东机场成功起飞,这是我国最新自主研发的中型民航客机,打破了欧美国家民航技术的长期垄断,成为我国“大国制造”的标志之一。该机在某次试飞时飞机以300km/h的速度水平匀速飞行了2h;估计该机质量为40t,着陆后静止在水平地面时轮子与地面的总接触面积为4m2.求:
(1)飞机在这2h内水平飞行的路程;
(2)飞机水平匀速飞行时受到的升力;
(3)飞机静止在水平地面时对地面的压强。
【分析】(1)知道飞机匀速飞行的时间和速度,根据v=求出水平飞行的路程;
(2)飞机水平匀速飞行时处于平衡状态,竖直方向受到的升力和自身的重力是一对平衡力,二力大小相等,根据F=G=mg求出其大小;
(3)飞机静止在水平地面时对地面的压力和自身的重力相等,根据p=求出对地面的压强。
【解答】解:(1)由v=可得,飞机在这2h内水平飞行的路程:
s=vt=300km/h×2h=600km;
(2)因飞机水平匀速飞行时处于平衡状态,竖直方向受到的升力和自身的重力是一对平衡力,
所以,飞机水平匀速飞行时受到的升力:
F=G=mg=40×103kg×10N/kg=4×105N;
(3)飞机静止在水平地面时对地面的压力:
F压=G=mg=40×103kg×10N/kg=4×105N,
对地面的压强:
p===1×105Pa。
答:(1)飞机在这2h内水平飞行的路程为600km;
(2)飞机水平匀速飞行时受到的升力为4×105N;
(3)飞机静止在水平地面时对地面的压强为1×105Pa。
【点评】本题考查了速度公式和重力公式、压强公式以及二力平衡条件的应用,关键是知道水平面上物体的压力和自身的重力相等。
五.解答题(共3小题)
38.鸟撞飞机事件时有发生,是不是它们“瞎”了?研究发现雨燕等鸟类具有边飞边睡的能力,甚至还能长时间张开一只眼睛来观察飞行路径,避免与其它鸟类或物体碰撞。研究还发现,某种鸟类只有距离运动的物体30m内才逃离。由于飞机速度很快,所以它们就没有足够的时间来逃离,而引起撞机事件。综合上述信息,回答下列问题:
(1)数据显示,一只0.5kg的鸟正面撞在迎面飞来的速度为720km/h的飞机上,就会产生1.6×104N撞击力,对飞机造成损伤。假如撞击面积为0.01m2,计算该鸟撞击飞机的压强。
(2)如表是三种材料的相关参数,从飞机承受鸟类撞击能力和飞机自身重量考虑,最适宜用来制造飞机的材料是 材料C 。
(3)如图,一架飞机以720km/h的速度向正前方O点的鸟迎头飞去,则飞机的头A点到达O点位置所需的时间是 0.15 s,这也就是飞机留给该鸟逃离O点的时间。
(4)天空自古以来都是鸟类的地盘,能够长时间飞行的鸟类有边飞边睡的能力是它们 适应 飞行生活的表现,是自然选择的结果。根据达尔文进化论推测,随着空中高速飞行器的增多,很多很多年后,鸟类 可能 (选填“可能”或“不可能”)具有更强的躲避高速飞行器的能力。
【分析】(1)根据压强的计算公式求出压强;
(2)为了抗击鸟的撞击,飞机的材料的抗压性要大;为了使飞机飞行,应用密度小的材料;
(3)根据速度公式求出时间;
(4)根据生物进化论分析。
【解答】解:(1)鸟撞击飞机的压强为:p===1.6×106Pa;
(2)为了抗击鸟的撞击,飞机的材料的抗压性要大;为了使飞机飞行,应用密度小的材料;对比可知,材料C符合以上两个条件;
(3)v=720km/h=200m/s;由v=得飞机的头A点到达O点位置所需的时间是:
t===0.15s;
(4)生物都有适应环境的能力,能够长时间飞行的鸟类有边飞边睡的能力是它们适应飞行生活的表现;鸟类可以通过提高自己的躲避能力来适应环境。
故答案为:(1)产生的压强为:1.6×106Pa;(2)材料C;(3)0.15;(4)适应;可能。
【点评】本题考查了压强的计算、速度的计算、材料特点的分析,属于基础知识。
39.2017年4月25 日,“共享单车”在银川市开始投放使用。如图所示,“共享单车”每辆车的前后均贴有二维码,骑车前先要解锁,市民用手机上的APP扫描车上对应的二维码(解锁码),APP识别之后就会传输车辆信息到云数据,接着再给对车辆返回一串解锁指令:“共享单车”采用的是轴传动装置,踩动单年时,传动轴在磁体周围转动,可以产生出变化的电流;“共享单车”具有GPS定位功能,能实时定位车辆的位置。
(1)“共享单车”上应用了很多物理知识,请你根据题目提供的材料列举两例。
示例:单车的尾部安装着反光镜,夜间骑车时,当有光线从任意角度射向尾灯时,它都能把光“反向射回”,这是利用了光的反射定律。
(2)一辆“共享单车”的质量为26kg,前后轮胎总着地面积约为100cm2,请你估算出一名普通中学生骑行时车对地面的压强是多大?
【分析】(1)认真阅读材料找出“共享单车”上应用的物理知识;
(2)估测中学生的质量,学生骑行时车对地面的压力等于人和车的重力之和,根据p=求出对地面的压强。
【解答】解:
(1)①用手机上的APP扫描车上对应的二维码,这是利用了凸透镜成像;
②踩动单车时,传动轴在磁体周围转动产生变化的电流,这是利用了电磁感应现象;
③“共享单车”具有GPS定位功能,这是利用了电磁波传递信息。
(2)一名普通中学生的质量约为50kg,骑行时车对地面的压力:
F=G总=(m人+m车)g=(50kg+26kg)×10N/kg=760N,
对水平面的压强:
p===7.6×104Pa。
答:(1)解答中的任意两个均可;
(2)一名普通中学生骑行时车对地面的压强是7.6×104Pa。
【点评】本题考查了压强的估测和学生的阅读能力,体现了物理知识来源于生活,服务生活的理念。
40.一位质量为60kg的同学为了表演“轻功”,他用打气筒给4只相同的气球充以相等质量的空气,然后将这4只气球以相同的方式对称放在水平放置的木板上,如图(甲)所示,然后在气球的上方放置一轻质硬塑料板。人轻轻站在塑料板正中央静止不动,气球不破裂,即为表演成功,如图(乙)所示。他除了想表演“轻功”外,还想估算气球内气体的压强。这位同学在气球的外表面涂上颜料,在轻质塑料板面向气球一侧的表面上贴上方格纸。他站上去表演成功后,留下气球与方格纸接触部分的“印迹”如图(丙)所示。表演时场地的大气压强为P=1.013×105Pa,表演过程中气体温度不发生变化,g取10N/kg。
(1)气球在没有贴方格纸的下层木板上也会留下“印迹”,这一“印迹”面积与上层木板的面积存在什么关系?
(2)经测算每个气球留下的印迹面积约为S=400cm2,则表演成功时,每个气球内的压强为多少帕?(取4位有效数字)
【分析】(1)印迹面积等于气球的受力面积,该面积取决于气球的形变程度,据此分析答题。
(2)气球受到大气压力与人的压力作用,气球内气体对塑料板的压力等于大气压力与人的重力之和,由压强公式求出气球对塑料板的压力,然后答题。
【解答】解:(1)印迹面积取决于气球的形变程度,由于气球本身(包括气球内的气体)有质量,气球与下面木板接触面的压力大,接触面的面积大,
因此气球在没有贴方格纸的下层木板上留下的“印迹”面积与上层木板的面积不相等。
(2)气球与塑料板的接触面积等于每个球的接触面积与气球个数的乘积:
S=400×10﹣4m2×4=0.16m2,
∵p=,
∴气球对塑料板的支持力F=pS,
气球对塑料板的支持力等于人的重力与大气压之和,
即pS=mg+p0S,
则气球内的气体压强:
p=p0+=1.013×105Pa+=1.051×105Pa;
答:(1)这一“印迹”面积与上层木板的面积不相等;
(2)表演成功时,每个气球内的压强为1.051×105Pa。
【点评】本题难度较大,正确受力分析、应用平衡条件、压强公式是正确求出球内气体压强的关键;解题时要注意,气球与塑料板的接触面积是每个气球的接触面积乘以气球的个数,这是易错点。性质
材料A
材料B
材料C
抗压性(N/m2)
1.2×104
1.6×104
2.0×104
密度(kg/m3)
1.2×103
4.0×103
1.2×103
性质
材料A
材料B
材料C
抗压性(N/m2)
1.2×104
1.6×104
2.0×104
密度(kg/m3)
1.2×103
4.0×103
1.2×103
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