中考物理二轮复习易错专练专题06 切割(叠放)物体后压强变化问题(2份打包,教师版+原卷版)
展开专题06 切割(叠放)物体后压强变化问题 疑难易错题精选
1.(•广西)如图所示,体积相同的长方体甲、乙置于水平地面,其中甲、乙阴影部分为等大的正方形,甲、乙的密度分别为ρ甲、ρ乙,对地面的压强分别为p甲、p乙,将它们顺时针旋转90°,甲、乙对地面压强的变化量分别为△p甲、△p乙.△p甲<△p乙,则( )
A.ρ甲<ρ乙,p甲>p乙 B.ρ甲<ρ乙,p甲<p乙
C.ρ甲>ρ乙,p甲>p乙 D.ρ甲>ρ乙,p甲<p乙
解:
由题意知,甲、乙的体积相同,在水平地面上的压力等于重力,则甲对地面的压强变化量为:
△p甲=﹣=﹣=G甲(﹣);
乙对地面的压强变化量为:
△p乙=﹣=G乙(﹣);
由△p甲<△p乙,可知
G甲(﹣)<G乙(﹣);
故G甲<G乙;长方体甲乙体积相同,根据公式:
G=mg=ρVg,
可得出ρ甲<ρ乙﹣﹣﹣﹣①,
将它们顺时针旋转90°前,甲对地面的压强为:
p甲=,
乙对地面的压强为:
p乙=,
由G甲<G乙和S立<S平,
故p甲<p乙﹣﹣﹣﹣②,
由①②,ACD不符合题意,B符合题意。
答案:B。
2.(•广西)如图,质量分布均匀的长方体重物A、B,密度分别为ρA和ρB,底面积分别为SA和SB,且SA>SB,将它们放在水平面上,它们对地面的压强相等。现水平割去上半部分(如图中虚线所示),剩余部分对地面的压强分别为pA和pB,对地面的压力分别为FA和FB,下列物理量大小比较的关系正确的是( )
A.FA<FB
B.pA>pB
C.ρA>ρB
D.切割前后 A、B 对地面的压强均不变
解:
(1)设A的边长为hA,B的边长为hB,对于柱状实心物体,则根据p=ρgh可得A、B对地面的压强分别为:
pA0=ρAghA,
pB0=ρBghB,
已知它们对地面的压强相等,即:pA0=pB0,
所以,ρAghA=ρBghB。
由图可知:hA<hB,
所以,ρA>ρB,故C正确;
(2)长方体A、B沿水平割去上半部分(如图中虚线所示),则hA′=hA,hB′=hB,
则剩余部分对地面的压强分别为:
pA=ρAghA′=ρAghA=ρAghA=pA0,
pB=ρBghB′=ρBghB=ρBghB=pB0,故D错误;
已知pA0=pB0,则pA=pB,故B错误;
(3)由于SA>SB,根据F=pS可得:
剩余部分对地面的压力FA>FB,故A错误。
答案:C。
3.(•上海)如图所示,均匀正方体甲、乙置于水平地面上,甲、乙对地面的压强分别为p甲、p乙.若沿水平方向截去相同体积后,甲、乙剩余部分对地面的压强相等。则( )
A.p甲可能小于p乙 B.p甲可能大于p乙
C.p甲一定小于p乙 D.p甲 一定大于p乙
解:正方体水平放置在地面上,物体对地面的压强为p======ρgh;
所以有p甲=ρ甲gh甲,p乙=ρ乙gh乙
若沿水平方向截去相同体积后,甲、乙剩余部分的高度为h甲′,h乙′,
因为甲、乙剩余部分对地面的压强相等,
则有p甲′=ρ甲gh甲′=p乙′=ρ乙gh乙′,
由图可知h甲′<h乙′,
所以有ρ甲>ρ乙
切去的体积相同,则有△V=S甲△h甲=S乙△h乙
因为S甲<S乙,所以得△h甲>△h乙
则切去后甲对地面的压强减少量为△p甲=ρ甲g△h甲
乙对地面的压强减少量为△p乙=ρ乙g△h乙
所以△p甲>△p乙
则有p甲=p甲′+△p甲,p乙=p乙′+△p乙,
因为p甲′=p乙′,△p甲>△p乙,
所以p甲>p乙,故ABC不符合题意,D符合题意。
答案:D。
4.(2021•河池一模)如图所示,形状大小相同的实心长方体甲、乙置于水平地面上,对地面的压强分别为p甲、p乙。现沿竖直方向截取相同体积,并将截取部分叠放在各自剩余部分上方,若甲对地面的压强变化量大于乙对地面的压强变化量,则( )
A.p甲一定大于p乙 B.p甲可能等于p乙
C.p甲一定小于p乙 D.p甲可能小于p乙
解:假设剩余的体积占整体的比例为x,由于甲乙物体都是各自上下一样粗细的长方体,沿竖直方向截取相同体积后,剩余的底面积占比例也是x,甲对地面的压强变化量是:,
乙对地面的压强变化量是:
,
题目中已知,甲对地面压强的变化量大于乙地面压强的变化量,故,
,
即p甲一定大于p乙。
答案:A。
5.(•襄阳)如图所示,甲、乙两个实心正方体物块放置在水平地面上,甲的边长大于乙的边长。甲对地面的压强为p1,乙对地面的压强为p2.下列判断正确的是( )
A.若甲、乙密度相等,将甲放到乙上,乙对地面的压强有可能变为p1
B.若甲、乙密度相等,将乙放到甲上,甲对地面的压强有可能变为p2
C.若甲、乙质量相等,将甲放到乙上,乙对地面的压强有可能变为p1
D.若甲、乙质量相等,将乙放到甲上,甲对地面的压强有可能变为p2
解:
设甲的边长为a,乙的边长为b,由题意知a>b,由S=L2可知,S甲>S乙。
AB.若甲、乙密度相等,因实心正方体物块对水平地面的压强:
p======ρgL,
则p1=ρga,p2=ρgb,由a>b可知,p1>p2。
①将甲放到乙上,乙对地面的压强:
p2'====+p2,
因为a>b,所以>ρga=p1,
所以p2'>p1,故A错误;
②将乙放到甲上,与甲相比,甲对地面的压力变大,受力面积不变,所以甲对地面的压强变大,即p1'>p1;因为p1>p2,所以,此时甲对地面的压强p1'>p1>p2,故B错误;
CD、如果甲、乙的质量相等,则p1==,p2==,
因为S甲>S乙,所以p1<p2。
①将甲放到乙上,则乙对地面的压强:p2'=,且p1==,
因为2S甲>S乙,所以p2'>p1,故C错误;
②将乙放到甲上,甲对地面的压强p1'=,
若S甲=2S乙,则p1'====p2,
即甲对地面的压强有可能变为p2,故D正确。
答案:D。
6.(•达州)如图所示,把用ρ=1.0×103kg/m3的复合材料制成边长分别为2m和3m的甲、乙两实心均匀正方体放在水平地面上,甲、乙对地面的压强分别为p甲、p乙;把G1=2×104N的物体放在甲上,G2=3×104N的物体放在乙上,此时甲、乙对地面的压强分别为p甲′、p乙′,则下列结果正确的是( )
A.p甲:p乙=2:3,p甲′:p乙′=3:4
B.p甲:p乙=2:3,p甲′:p乙′=4:3
C.p甲:p乙=3:2,p甲′:p乙′=3:4
D.p甲:p乙=3:2,p甲′:p乙′=4:3
解:
(1)因物体对水平面的压力和自身的重力相等,
所以,实心均匀正方体对水平地面的压强p======ρgL,
则甲、乙对地面的压强之比p甲:p乙=ρgL甲:ρgL乙=L甲:L乙=2m:3m=2:3,故CD错误;
(2)由G=mg=ρVg=ρL3g可得,甲、乙两实心均匀正方体的重力分别为:
G甲=ρL甲3g=1.0×103kg/m3×(2m)3×10N/kg=8×104N,
G乙=ρL乙3g=1.0×103kg/m3×(3m)3×10N/kg=2.7×105N,
甲、乙的底面积分别为:
S甲=L甲2=(2m)2=4m2,S乙=L乙2=(3m)2=9m2,
此时甲、乙对地面的压强分别为:
p甲′===2.5×104Pa,p乙′===×104Pa,
则p甲′:p乙′=2.5×104Pa:×104Pa=3:4,故A正确、B错误。
答案:A。
7.(2021•乌鲁木齐模拟)形状相同、大小不同的长方体物块甲、乙置于水平地面上,两物块对地面的压强相等。将甲、乙均顺时针翻转90°,如图所示。若甲、乙对地面压强变化量的大小分别为△p甲、△p乙,则( )
A.△p甲一定大于△p乙 B.△p甲一定小于△p乙
C.△p甲可能等于△p乙 D.△p甲一定等于△p乙
解:由题意可知,长方体物块甲、乙的形状相同,可设甲的长宽高为a、b、c,则乙的长宽高为ka、kb、kc,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,长方体物块对地面的压强p======ρgh,
则原来甲乙对地面的压强分别为:
p甲=ρ甲gc,p乙=ρ乙g×ka=kρ乙ga,
又因原来甲、乙对地面的压强相等,
所以,ρ甲gc=ρ乙g×ka,即ρ甲c=kρ乙a,
由a>c可得,ρ甲>kρ乙,
将甲、乙均顺时针翻转90°后,甲、乙对地面压强分别为:
p甲′=ρ甲ga,p乙′=ρ乙g×kc=kρ乙gc,
则甲、乙对地面压强变化量的大小分别为:
△p甲=p甲′﹣p甲=ρ甲ga﹣ρ甲gc=ρ甲g(a﹣c),
△p乙=p乙﹣p乙′=kρ乙ga﹣kρ乙gc=kρ乙g(a﹣c),
由ρ甲>kρ乙可知,ρ甲g(a﹣c)>kρ乙g(a﹣c),即△p甲>△p乙。
答案:A。
8.(2019•连城县一模)两个正方体甲乙放在水平地面上,它们对水平面的压强相等,沿水平方向切去不同厚度,使剩余的压力相同,则甲乙切去的质量△m甲、△m乙和甲乙的密度满足的关系是( )
A.ρ甲>ρ乙,△m甲>△m乙 B.ρ甲<ρ乙,△m甲>△m乙
C.ρ甲<ρ乙,△m甲<△m乙 D.ρ甲>ρ乙,△m甲<△m乙
解:
(1)正方体对水平地面的压强:p======ρgh,
切割之前它们对水平面的压强相等,p甲=p乙,即ρ甲gh甲=ρ乙gh乙,
由图可知,h甲<h乙,
所以,ρ甲>ρ乙;BC错误;
(2)由图知S甲<S乙,在切割之前p甲=p乙,
所以由F=pS可知,切割之前甲、乙对地面的压力F甲<F乙,
因为正方体对水平地面的压力等于其重力,且G=mg,
所以,切割之前,m甲<m乙﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当沿水平方向切去不同厚度,剩余的压力相同,即F甲剩=F乙剩,
则甲、乙剩余部分的质量:m甲剩=m乙剩﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
所以由①②可知,切去的质量△m甲<△m乙,故D正确,A错误。
答案:D。
9.(2021•浦东新区模拟)如图所示,均匀正方体甲、乙置于水平地面上,它们对水平地面的压强相等,现沿水平方向切去一部分,使它们剩余高度相同。则关于甲、乙的密度ρ甲、ρ乙和所切去部分的质量△m甲、△m乙的判断,正确的是( )
A.ρ甲>ρ乙,△m甲>△m乙 B.ρ甲>ρ乙,△m甲<△m乙
C.ρ甲=ρ乙,△m甲<△m乙 D.ρ甲=ρ乙,△m甲>△m乙
解:(1)因为甲、乙对水平地面的压强相等,所以ρ甲gh甲=ρ乙gh乙,即ρ甲h甲=ρ乙h乙,
由图知h甲<h乙,故ρ甲>ρ乙;
切去之前甲、乙的重力分别为:G甲=F甲=pS甲,G乙=F乙=pS乙,
现沿水平方向切去一部分,剩余的高度相同,设剩余的高度为h,
根据p=得,
甲、乙剩余的重力分别为:
G甲剩=ρ甲gV甲剩=ρ甲ghS甲,G乙剩=ρ乙gV乙剩=ρ乙ghS乙,
甲、乙切去的重力分别为:
△G甲切=G甲﹣G甲剩=pS甲﹣ρ甲ghS甲=S甲(p﹣ρ甲gh),
△G乙切=G乙﹣G乙剩=pS乙﹣ρ乙ghS乙=S乙(p﹣ρ乙gh),
因为ρ甲>ρ乙,所以p﹣ρ甲gh<p﹣ρ乙gh,
又因为边长h甲<h乙,所以S甲<S乙,
所以S甲(p﹣ρ甲gh)<S乙(p﹣ρ乙gh),
即G△甲切<△G乙切,
根据G=mg知,切去部分的质量△m甲小于△m乙。
答案:B。
10.(•梧州)如图(a)所示,放在水平面上的实心圆柱体甲、乙由同种材料制成,密度为5×103kg/m3,甲、乙的高度均为0.1m,甲的质量为5kg,乙的质量为20kg,则甲对水平面的压强为 5000 Pa;若在甲、乙上沿水平方向截取某一相同的厚度h,并将所截去的部分均叠至对方剩余部分表面的中央,如图(b)所示,此时恰能使叠放后的物体丙、丁对地面的压力相等,则物体丙对地面的压强为 12500 Pa(g取10N/kg)。
(1)已知甲乙的密度:ρ=5×103kg/m3,甲、乙的高度均为:H=0.1m,
甲的体积:V甲===1×10﹣3m3,
甲与地面的接触面积为:S甲===0.01m2,
甲对水平面的压力大小等于重力大小,即,F甲=G甲=m甲g=5kg×10N/kg=50N,
甲对水平面的压强为:p甲===5000Pa;
(2)乙对水平面的压力大小等于重力大小,即,F乙=G乙=m乙g=20kg×10N/kg=200N,
若在甲、乙上沿水平方向截取某一相同的厚度h,并将所截去的部分均叠至对方剩余部分表面的中央,
因甲乙均为同种材料制成的实心圆柱体,
甲所截去的部分重力为:G甲,甲剩余部分的重力为:(1﹣)G甲,
乙所截去的部分重力为:G乙,乙剩余部分的重力为:(1﹣)G乙,
此时物体丙对地面的压力:F丙=(1﹣)G甲+G乙=(1﹣)50N+×200N…①
此时物体丁对地面的压力:F丁=(1﹣)G乙+G甲=(1﹣)200N+×50N…②
此时恰能使叠放后的物体丙、丁对地面的压力相等,即,F丙=F丁…③
由①②③得:h=0.05m,F丙=125N,
物体丙对地面的压强为:p丙===12500Pa。
答案:5000;12500。
11.(•日照)如图所示,实心物体A、B是两个边长分别为a和b的正方体,且b=2a。将它们平放在水平桌面上时,两物体对桌面的压强相等。现沿水平方向将两物体的上部均切去的高度,则物体A、B剩余部分对桌面的压强pA:pB= 4:5 。
解:因物体对水平面的压力和自身的重力相等,
所以,正方体对水平桌面的压强p======ρgL,
则实心物体A、B的密度之比:
====,
现沿水平方向将两物体的上部均切去的高度,则剩余部分的高度之比:
===,
则物体A、B剩余部分对桌面的压强之比:
==×=×=.
答案:4:5.
12.(2019•重庆)如图,将圆柱体甲、乙放在水平面上,已知ρ甲>ρ乙.若沿水平方向切除相同的高度△h,则下列图象中能正确表示余下部分对地面的压强p′与切去部分高度△h的关系是( )
A. B.
C. D.
解:已知ρ甲>ρ乙、h甲>h乙,
根据p=ρgh知p甲>p乙,所以开始时甲图线在乙图线的上面,
若沿水平方向切除相同的高度△h,
因为ρ甲>ρ乙,所以△p甲>△p乙,甲的压强减小的快,但由于甲的高度大于乙的高度,甲的压强不可能比乙先变成零,故ABC错误,D正确。
答案:D。
13.(2019•长沙)如图,水平面上放置了质地均匀的甲乙两个实心圆柱体,它们的高度相同,质量相等,甲的底面积小于乙的底面积。为使甲对水平面的压强小于乙对水平面的压强,小海按不同方法把甲乙两物体分别切下一部分后,将切下部分叠加到对方剩余部分的上方。下列切法可能达到目的的是( )
A.沿水平方向切去质量相等的部分
B.沿水平方向切去体积相等的部分
C.沿水平方向切去厚度相等的部分
D.沿竖直方向切去质量相等的部分
解:甲乙两个实心圆柱体,高度相同,甲的底面积小于乙的底面积,根据柱体体积公式V=Sh,分析可得V甲<V乙,
又因为甲乙质量相等,根据公式ρ=可得ρ甲>ρ乙。
A、若沿水平方向切去质量相等的部分,则甲乙剩余部分质量仍相等,将切下部分叠加到对方剩余部分的上方,总质量相等,总重力相等,对地面压力相等,根据压强公式p=,因为S甲<S乙,所以p甲>p乙,故A不正确;
B、沿水平方向切去体积相等的部分,因为ρ甲>ρ乙,根据公式m=ρV,所以切掉的部分甲的质量大于乙的质量,剩余部分甲的质量小于乙的质量,将切下部分叠加到对方剩余部分的上方,此时甲的总质量小于乙的总质量,甲的总重力小于乙的总重力,甲对地面压力小于乙对地面压力,而S甲<S乙,根据压强公式p=,此时甲对水平面的压强可能小于乙对水平面的压强,故B正确;
C、沿水平方向切去厚度相等的部分,因为甲乙质量相等,所以ρ甲V甲=ρ乙V乙,ρ甲S甲h甲=ρ乙S乙h乙,因为h甲=h乙,所以ρ甲S甲=ρ乙S乙,设切掉的厚度为△h,则有ρ甲S甲△h=ρ乙S乙△h,即切掉的部分质量相等,所以该题实际与A 相同,故C不正确;
D、沿竖直方向切去质量相等的部分,则剩余部分质量质量仍相等,因为ρ甲>ρ乙,根据公式V=,所以剩余部分体积V甲'<V乙',因为h甲=h乙,所以剩余部分底面积S甲'<S乙',将切下部分叠加到对方剩余部分的上方,总质量相等,总重力相等,对地面压力相等,根据压强公式p=,因为S甲'<S乙',所以p甲>p乙,故D不正确。
答案:B。
14.(2019•丹东)如图所示,质地均匀的圆柱甲和乙放置在水平地面上,其密度分别为ρ甲和ρ乙,已知甲、乙的底面积相同且对地面的压强相等,则ρ甲 > ρ乙,如果沿水平方向分别将甲、乙两圆柱切去相同的高度h,则甲、乙剩余部分对地面的压强p甲 < p乙.(均填“>”“<”或“=”)
解:(1)质地均匀的圆柱体对水平地面压强p======ρgh,
因原来甲乙对地面的压强相等,即ρ甲gh甲=ρ乙gh乙,且h甲<h乙,所以ρ甲>ρ乙;
(2)若沿水平方向将甲、乙切去相同的高度h后,甲乙剩余部分对地面的压强分别为:
p甲剩=ρ甲g(h甲﹣h),p乙剩=ρ乙g(h乙﹣h),
因ρ甲gh甲=ρ乙gh乙,且ρ甲>ρ乙,
所以p甲剩﹣p乙剩=ρ甲g(h甲﹣h)﹣ρ乙g(h乙﹣h)=(ρ乙﹣ρ甲)gh<0,
则p甲剩<p乙剩,即甲剩余部分对地面的压强小于乙剩余分对地面的压强。
答案:>;<。
15.(2019•攀枝花)如图所示,两个密度均匀质量相等的圆柱体A、B,底面积之比为SA:SB=2:3.若将A的上方水平截去一段叠放在B的正上方后,A剩余部分对水平面的压强恰好等于此时B对水平地面的压强,A剩余部分的高度与叠放后B的总高度相同,则A截去的高度与A原高度之比为△h:h= 1:5 ,A、B的密度之比为ρA:ρB= 9:10 。
解:(1)设两个密度均匀质量相等圆柱体A、B的质量为m,
则圆柱体A截去部分的质量△m=m,剩余部分的质量(1﹣)m,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,A剩余部分和此时B对水平地面的压力之比:
FA:FB=(1﹣)mg:(1+)mg=(1﹣):(1+),
因A剩余部分对水平面的压强恰好等于此时B对水平地面的压强,
所以,由p=可得:=,
则=,即=,
解得:=;
(2)因A剩余部分的高度与叠放后B的总高度相同,
所以,B的高度h′=h,
由V=Sh可得,A和B的体积之比:
==×=×=,
由ρ=可得,A、B的密度之比:
===。
答案:1:5; 9:10。
16.(2018•梧州)如图所示,底面均为正方形的均匀长方体甲、乙放置在水平地面上,底面积分别为S1、S2,对地面的压强为p1、p2,现将甲、乙分别切去高度为h1、h2的部分,使甲、乙剩余部分的高度均为h,若此时甲,乙的剩余部分对地面的压力相等,则p1 < p2,甲、乙原先对地面的压力F1 < F2(选填“>”、“=”或“<”)。
解:
切去高度为h1、h2的部分之后,甲、乙对地面的压力相等,则剩余部分的重力相等、质量也相等;
由于甲、乙剩余部分的高度均为h,由图知S1>S2,所以剩余部分的体积:V剩1>V剩2,
由ρ=可知,ρ甲<ρ乙;
由图可知,原来两长方体的高度关系为H甲<H乙,
由柱体压强公式p======ρgh可知,原来的压强关系为p1<p2;
剩余部分质量相等,那么在单位高度上甲乙质量是相等的,
甲乙切去后单位高度质量一样,切去部分甲高度小于乙,所以切去质量小于乙。
所以可知G甲切<G乙切;
而原来的重力=剩余部分的重力+切去部分的重力,所以可知G甲<G乙,则原先对地面的压力F1<F2;
答案:<;<。
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