![沪科版八年级物理下册同步精品讲义 第3讲 固体压强(讲义)(原卷版+解析)01](http://m.enxinlong.com/img-preview/2/7/15324121/0-1707003995921/0.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
![沪科版八年级物理下册同步精品讲义 第3讲 固体压强(讲义)(原卷版+解析)02](http://m.enxinlong.com/img-preview/2/7/15324121/0-1707003995988/1.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
![沪科版八年级物理下册同步精品讲义 第3讲 固体压强(讲义)(原卷版+解析)03](http://m.enxinlong.com/img-preview/2/7/15324121/0-1707003996014/2.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
沪科版八年级物理下册同步精品讲义 第3讲 固体压强(讲义)(原卷版+解析)
展开\l "_Tc136" 考点一 压力压强概念的理解 PAGEREF _Tc136 \h 3
\l "_Tc25108" 考点二 压强的影响因素及应用 PAGEREF _Tc25108 \h 7
\l "_Tc17885" 考点三 压强的计算 PAGEREF _Tc17885 \h 9
\l "_Tc5948" 考点四 压强的综合应用--重叠问题 PAGEREF _Tc5948 \h 10
\l "_Tc15365" 考点五 压强的综合应用--切割问题 PAGEREF _Tc15365 \h 12
知识回顾
知识点一、压力
垂直作用在物体表面上的力叫做压力。
要点诠释:
1、产生的条件:相互接触的两个物体相互挤压。例如:静止在地上的篮球和地面间有相互挤压的作用,篮球对地面有压力;静止在竖直墙壁旁的篮球与墙壁之间没有相互挤压,所以没有压力。
2、方向:与受力物体的受力面垂直,并指向受力面,由于受力物体的受力面可能是水平面,也可能是竖直面,还可能是角度不同的倾斜面,因此压力的方向没有固定指向,它可能指向任何方向,但始终和受力物体的受力面相垂直。
3、单位:牛顿,符号:N
4、压力和重力的区别如下:
知识点二、压强
表示压力作用效果的物理量。
要点诠释:
1、压力的作用效果与压力和受力面积有关。
探究实验
提出问题:压力的作用效果跟什么因素有关。
猜想和假设:跟压力的大小有关,跟受力面积的大小有关。
进行实验:
① 照图甲那样,把小桌腿朝下放在泡沫塑料上;观察泡沫塑料被压下的深度;
= 2 \* GB3 ②再照图乙那样,在桌面上放一个砝码观察泡沫塑料被压下的深度;
= 3 \* GB3 ③ 再把小桌翻过来,如图丙,观察泡沫塑料被压下的深度。
实验步骤①、 = 2 \* GB3 ②是受力面积一定,改变压力的大小,步骤 = 2 \* GB3 ②、 = 3 \* GB3 ③是压力一定,改变受力面积。
实验结果:泡沫塑料被压下的深度与压力的大小和受力面积的大小有关。压力越大,效果越明显,受力面积越小效果越明显。
2、定义:物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强。
3、计算公式及单位
①公式:(定义公式)
②单位:国际单位为帕斯卡(Pa),简称帕。
1Pa=1N/m2。表示1m2面积上所受的压力是1N,Pa是一个很小的单位,一张报纸平放时对桌面的压强约1Pa。实际应用中常用千帕(kPa) 兆帕(MPa)作单位,气象学中常用百帕(hPa)作单位,换算=,,。
4、注意:压强大小是由压力和受力面积共同决定的,不仅仅决定于压力大小。压力F和受力面积S之间不存在因果关系,但压强p和F、S之间有着密切联系,在S一定时,p与F成正比,在F一定时,p与S成反比。
知识点三、增大和减小压强的方法
在生活中我们常常会遇到要增大或减小压强的问题,根据影响压强大的两个因素,可以从两个方面来增大或减小压强。
要点诠释:
1、增大压强的方法
2、减小压强的方法
考点一 压力压强概念的理解
一.选择题(共9小题)
1.关于压力的概念,下列说法中正确的是( )
A.压力的方向总是竖直向下的
B.压力的大小总是等于物体受到的重力
C.压力的方向总是和物体的接触面相垂直
D.压力的方向不一定和物体的接触面相垂直
2.长方体物块重3N,力F为2N,物块在下列各放置情况和受力情况中,受力面所受压力为3N的是( )
A.B.
C.D.
3.春分到,蛋儿俏,“春分立蛋”是中国民间的传统习俗。为庆贺春天的到来,同学们也玩起了“立蛋”的游戏,如图所示。下列“立蛋”中包含的物理知识,说法正确的是( )
A.“立蛋”时鸡蛋对桌面的压力就是鸡蛋所受的重力
B.鸡蛋对桌面的压力是由于鸡蛋发生弹性形变产生
C.春分最容易“立蛋”是由于当天受到的重力最小
D.春分当天鸡蛋所受到的支持力大于它受到的重力
4.如图所示,物体静止在支持面上,物体对支持面的压力为F,图中能够正确表示这个压力的是( )
A.B.
C.D.
5.如图所示,工人师傅在铺设瓷质地砖时,常用一个锤子不断敲打地砖,使地砖与砂浆贴合紧密,并尽可能让地砖保持水平。工人师傅使用的这把锤子的锤头是图中的( )
A.圆台形的铁锤B.圆柱形的橡胶锤
C.两头尖的塑料锤D.球形的木锤
6.关于压力、压强的概念,下列说法正确的是( )
A.压力的方向总是竖直向下
B.压强在数值上等于单位面积上的压力大小
C.压力越大,产生的压强就一定越大
D.物体对接触面的压力就是物体所受的重力
7.一名初中生双脚站立在水平地面上,他对地面的压强约为( )
A.15000帕B.1500帕C.150帕D.15帕
8.下列关于压强的说法不正确的是( )
A.压强反映的是压力作用的效果
B.1Pa的含义是作用在1m2的面积上的压力是1N
C.一位中学生站在水平地面上对地面的压强约为100Pa
D.任何物体所能承受的压强都有一定的限度,超过这个限度,物体就会被损坏
9.如图所示,小红在雪地中陷得较深,小刚脚下穿有滑雪板,没有陷进雪地。此现象能说明( )
A.小红对雪地产生较大的压强
B.压力作用的效果与受压面积无关
C.小刚对雪地产生较小的压力
D.压力作用的效果与压力大小有关
二.填空题(共3小题)
10.物体受到的重力是50N,手的压力是70N,请在横线上填写支持面受到的压力的大小 、 、 。
11.如图所示,重力为40牛的物体M,分别放在梯形木块的1、2、3位置上,试分析物体在1、2、3处对梯形木块的压力:F1 ,F2 ,F3 。
12.如图,正方体金属块重20N,F恒为5N,当金属块静止不动时,则支撑面所受到的压力分别是FA= N,FB= N,FC= N,FD= N。
考点二 压强的影响因素及应用
一.实验探究题(共2小题)
1.某同学(利用小桌、砝码、泡沫塑料)在探究“压力的作用效果跟什么因素有关”时,实验过程如图所示,请仔细观察并回答下列问题。
(1)该实验是通过 来显示压力的作用效果,采用了 的物理方法;
(2)由甲、乙两图所示实验现象可得出:受力面积一定时,压力越 ,压力作用效果越明显;采用了 的物理方法。
(3)另一同学用海绵和两瓶完全相同的矿泉水瓶也能完成以上实验:如图丁将矿泉水瓶分别正立和倒立放在海绵上,此时,矿泉水瓶对海绵的压力F正立 F倒立,可得出结论:压力一定时,受力面积越 ,压力作用效果越明显。
(4)该同学在实验时将图乙中的小桌和砝码又放到一块木板上,如图戊所示,则在乙、戊两种情况中小桌产生的压强p乙 p戊(填“大于”、“小于”或“等于”)。
2.在“探究压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,小强利用了多个完全相同的积木和海绵进行了如图所示的实验。
(1)实验中通过观察海绵的 来比较压力作用效果。
(2)对比 两图可得:当受力面积一定时,压力越大,压力作用效果越明显。
(3)甲、乙两图可以探究压力作用效果与 的关系。
(4)对比甲、丁两图,小强认为压力作用效果与压力大小无关,你认为他的观点 (选填“正确”或“错误”),理由是 。
(5)下列实例中,直接应用(2)中结论的是 。(填字母)
A.交通管理部门规定,货车每一车轴的平均承载质量不得超过 10 t
B.小小的蚊子能轻而易举地用口器把皮肤刺破
C.书包要用宽的背带
二.选择题(共4小题)
3.如图所示的四个实例中,目的是为了减小压强的是( )
A.饮料管的一端剪成斜口B.图钉帽的面积做得较大
C.切蛋器装有很细的钢丝D.注射器针头做得很尖
4.如图所示的实例中,属于减小压强的是( )
A.吸管一端做成尖形B.刀刃磨得很薄
C.滑雪板的面积较大D.安全锤的锤头做得很尖
5.下列实例中,属于增大压强的是( )
A.尖锐的逃生锤尖B.较宽的书包带
C.宽大的骆驼脚掌D.有很多轮子的拖车
6.生活中的很多小设计可以通过改变受力面积来改变压强,从而达到给人们生活带来便利的目的,以下事例中,可以增大压强的是( )
A.较宽的书包带B.锋利的刀刃
C.铁轨下的枕木D.滑雪时用的滑雪板
考点三 压强的计算
一.计算题(共3小题)
1.“保护环境,绿色出行”是现代社会提倡的一种环保理念,如图所示是重庆市内随处可见的共享电动自行车。该车整车质量为35kg,车轮与地面的总接触面积为100cm2。小红在水平路面上匀速骑行8km用了30min。求:
(1)小红骑行的速度是多少km/h?
(2)若小红骑行时自行车对地面的压强是8×104Pa,则小红的重力为多少N?
2.“共和国勋章”获得者袁隆平一直致力于杂交水稻技术的研究、应用与推广,“发展杂交水稻,造福世界人民”是他毕生的追求,如图所示,某地用收割机收割杂交水稻,为了防止对耕地过分压实,影响秋作物的播种,收割机对耕地的压强一般不超过8×104Pa,已知空载收割机与人的总质量为700kg,履带与耕地的总接触面积始终为0.2m2(g取10N/kg)。求:
(1)收割机对耕地的压力不能超过多少牛?
(2)收割机粮仓中的水稻不能超过多少千克?
3.李强在一块放在水平沙地的木板上行走,已知木板重200N,木板面积是0.5m2,每只鞋底面积为200cm2,如他在木板上行走时对木板的压强是3×104Pa,(g=10N/kg)求:
(1)李强站立在木板上对木板产生的压力;
(2)李强的质量;
(3)沙地承受的压强。
考点四 压强的综合应用--重叠问题
二.选择题(共20小题)
4.甲、乙是由同种材料制成的规格相同的实心长方体,现将乙平放在水平面上,甲竖放在乙的上表面中央,若长方体的长、宽、高三者中,长度为a、高度为c,a与c之比为3:1,如图所示。则:甲对乙的压强与乙对地面的压强之比为( )
A.1:1B.1:3C.2:3D.3:2
5.实心圆柱体甲、乙分别竖放于水平地面上,对地面的压强均为2p0,若将甲叠放在乙上,对地面的压强为6p0。现将乙叠放在甲上,则甲对地面的压强为( )
A.3p0B.4p0C.9p0D.12p0
6.有A、B两个密度分别为ρA、ρB的实心正方体,它们的边长之比为1:2,如图所示,将它们叠放在水平桌面上时,A对B的压强等于B对桌面的压强,则ρA:ρB为( )
A.8:1B.8:3C.2:1D.2:3
7.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
8.A、B两个实心正方体的质量相等,密度之比ρA:ρB=27:1,若按甲、乙两种不同的方式,分别将它们叠放在水平地面上(如图所示),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=1:3
B.F 甲:F 乙=1:3,p 甲:p 乙=3:1
C.F 甲:F 乙=1:1,p 甲:p 乙=1:9
D.F 甲:F 乙=27:1,p 甲:p 乙=9:1
9.如图所示,A、B两个正方体叠放在水平地面上,A对B的压强为p0,B对地面的压强为p1,若取走A、B对地面的压强为p2,已知p1:p2=3:2,若A,B的边长之比为LA:LB=2:3,则下列说法正确的是( )
A.A、B的物重之比GA:GB=1:2
B.p0:p1=9:8
C.A、B的密度之比ρA:ρB=9:4
D.p0:p1=1:3
10.用不同种材料制成的甲、乙两个实心正方体,密度分别为ρ甲、ρ乙.把它们分别放在水平桌面上,甲、乙对桌面的压强分别为p1、p2.如图所示,若把甲放在乙的上面,则乙对桌面的压强是( )
A.B.
C.D.
11.用不同种材料制成的甲、乙两个实心正方体,ρ甲=2ρ乙,把它们分别放在水平桌面上,甲乙对桌面的压强分别为p1、p2,如图所示,若把甲放在乙上面,则乙对桌面的压强是( )
A.B.
C.D.
考点五 压强的综合应用--切割问题
12.如图所示,甲、乙两个实心均匀正方体放在水平地面上,沿竖直方向在两个正方体上分别切去相同宽度,甲、乙剩余部分对地面的压强相等,则下列关于甲、乙正方体切去部分质量m甲'和m乙'的大小关系正确的是( )
A.m甲'一定大于m乙'B.m甲'一定等于m乙'
C.m甲'可能小于m乙'D.m甲'可能不等于m乙'
13.如图所示,两个实心的均匀正方体A、B静止放置在水平地面上,已知A的边长小于B的边长。它们对水平地面的压强相等。则下列说法不正确的是( )
A.若均沿竖直方向截去一半,则剩余部分对水平地面的压强pA等于pB
B.若均沿水平方向截去一半,则剩余部分对水平地面的压强pA等于pB
C.若均沿图中所示虚线截去上面的一半,则剩余部分对水平地面的压强pA等于pB
D.若将A叠放在B的正上方,则B对水平面的压强是原来的二倍
14.边长15cm的均匀正方体,重为90N,放在水平桌面中央如图甲所示,若沿水平方向截下一部分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,如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.切去部分的重力为60NB.剩余部分的重力为60N
C.切去部分的高度为9cmD.剩余部分的高度为9cm
15.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.截取前A、B对水平面的压强之比pA:pB=2:3
B.A、B对地面压强的变化量△pA:△pB=2:3
C.A、B的密度之比ρA:ρB=9:10
D.A截去的高度与A原高度之比△h:h=1:4
16.如图所示,甲、乙两个实心物体静止在水平地面上,其中甲为底面积为0.25m2、高2m的均匀柱状体,乙为边长为1m,密度为2×103kg/m3的正方体。当沿水平方向截取不同高度的甲物体,并平稳地放在乙物体正上方时,甲、乙对地面的压强随拟取的长度x的变化如图丙所示,则下列说法正确的是( )
A.a代表甲的压强随截取的长度x的变化
B.p1=1.25p0
C.x1=0.8m
D.p1:p2=5:6
17.如图所示,底面积S甲<S乙的甲、乙两个实心圆柱体,它们的高度h甲<h乙,它们对水平面的压强相等,沿水平方向切去不同厚度,剩余的压力相同,则甲乙的密度和甲乙切去的质量Δm甲、Δm乙满足的关系是( )
A.ρ甲≥ρ乙,Δm甲>Δm乙B.ρ甲≤ρ乙,Δm甲>Δm乙
C.ρ甲≤ρ乙,Δm甲<Δm乙D.ρ甲>ρ乙,Δm甲<Δm乙
18.如图,甲、乙是放在水平地面上的两个质量均匀的长方体,它们的密度之比ρ甲:ρ乙=4:5,底面积之比S甲:S乙=5:8,对水平地面的压强之比p甲:p乙=6:5,下列有关甲、乙的说法正确的是( )
A.甲、乙的质量之比是20:27
B.甲、乙的体积之比是8:9
C.将甲、乙分别沿水平方向切去相同的高度后,剩余部分对地面的压强可能相等
D.将甲、乙分别沿水平方向切去相同的体积后,剩余部分对地面的压强可能相等
19.甲、乙为两个大小不同的正方体(尺寸大小关系如图),把甲乙放在水平地面上时,它们对水平面的压强相等。现沿水平方向切去不同厚度,使剩余部分的厚度相同,剩余部分对水平面的压力相同。则甲乙的密度ρ甲、ρ乙和切去的质量Δm甲、Δm乙满足的关系是( )
A.ρ甲>ρ乙,Δm甲>Δm乙B.ρ甲<ρ乙,Δm甲>Δm乙
C.ρ甲<ρ乙,Δm甲<Δm乙D.ρ甲>ρ乙,Δm甲<Δm乙
20.如图所示,体积相同的甲、乙实心均匀圆柱体放在水平地面上,对地面的压强p甲=p乙。沿水平方向分别切去不同的体积,甲、乙剩余部分对地面的压力恰好相等,则关于切去部分的体积ΔV甲、ΔV乙和对地面的压强变化量Δp甲、Δp乙的大小,判断正确的是( )
A.ΔV甲>ΔV乙,Δp甲>Δp乙B.ΔV甲=ΔV乙,Δp甲>Δp乙
C.ΔV甲>ΔV乙,Δp甲<Δp乙D.ΔV甲<ΔV乙,Δp甲<Δp乙
21.如图所示,均匀正方体甲、乙放置在水平地面上,它们的质量分别为m甲、m乙,对地面的压强分别为p甲、p乙。现沿水平方向均切去相同厚度后,甲、乙对地面的压力变化量相等,则( )
A.m甲>m乙,p甲>p乙B.m甲<m乙,p甲>p乙
C.m甲>m乙,p甲<p乙D.m甲<m乙,p甲<p乙
22.如图所示,正方体B放在水平地面上,在B上方中央再放置一边长较大的正方体A。若将B沿竖直方向切去部分后(图中虚线),仍使正方体A放在B上方中央,正方体A对B压强的变化量为Δp1,地面所受压强的变化量为Δp2,则关于Δp1和Δp2的大小关系,下列判断中正确的是( )
A.Δp1一定等于Δp2B.Δp1一定大于Δp2
C.Δp1可能大于Δp2D.Δp1一定小于Δp2
23.如图所示,实心均匀正方体甲和乙放置在水平地面上,此时对水平地面的压强相等。现沿水平虚线切去上面部分后,甲、乙剩余部分的高度均为h。比较此时甲、乙剩余部分的质量m甲和m乙以及对地面的压强p甲和p乙的大小关系正确的是( )
A.m甲可能小于m乙,p甲一定小于p乙
B.m甲一定小于m乙,p甲一定小于p乙
C.m甲一定大于m乙,p甲可能等于p乙
D.m甲一定大于m乙,p甲一定小于p乙
压力
重力
施力物体
物体
地球
受力物体
支持物
物体
大小
决定于相互挤压所发生形变大小
G=mg
方向
垂直于受力物体表面,并指向受力面
竖直向下
作用点
在支持面上
物体重心
力的性质
接触的物体间相互挤压而发生形变产生的,属于弹力
来源于万有引力,是非接触力
受力示意图
八年级下物理讲义+强化训练(新沪科版)
第3讲 固体压强
TOC \ "1-2" \h \u \l "_Tc4642" 知识回顾 PAGEREF _Tc4642 \h 1
\l "_Tc136" 考点一 压力压强概念的理解 PAGEREF _Tc136 \h 3
\l "_Tc25108" 考点二 压强的影响因素及应用 PAGEREF _Tc25108 \h 7
\l "_Tc17885" 考点三 压强的计算 PAGEREF _Tc17885 \h 9
\l "_Tc5948" 考点四 压强的综合应用--重叠问题 PAGEREF _Tc5948 \h 10
\l "_Tc15365" 考点五 压强的综合应用--切割问题 PAGEREF _Tc15365 \h 12
知识回顾
知识点一、压力
垂直作用在物体表面上的力叫做压力。
要点诠释:
1、产生的条件:相互接触的两个物体相互挤压。例如:静止在地上的篮球和地面间有相互挤压的作用,篮球对地面有压力;静止在竖直墙壁旁的篮球与墙壁之间没有相互挤压,所以没有压力。
2、方向:与受力物体的受力面垂直,并指向受力面,由于受力物体的受力面可能是水平面,也可能是竖直面,还可能是角度不同的倾斜面,因此压力的方向没有固定指向,它可能指向任何方向,但始终和受力物体的受力面相垂直。
3、单位:牛顿,符号:N
4、压力和重力的区别如下:
知识点二、压强
表示压力作用效果的物理量。
要点诠释:
1、压力的作用效果与压力和受力面积有关。
探究实验
提出问题:压力的作用效果跟什么因素有关。
猜想和假设:跟压力的大小有关,跟受力面积的大小有关。
进行实验:
① 照图甲那样,把小桌腿朝下放在泡沫塑料上;观察泡沫塑料被压下的深度;
= 2 \* GB3 ②再照图乙那样,在桌面上放一个砝码观察泡沫塑料被压下的深度;
= 3 \* GB3 ③ 再把小桌翻过来,如图丙,观察泡沫塑料被压下的深度。
实验步骤①、 = 2 \* GB3 ②是受力面积一定,改变压力的大小,步骤 = 2 \* GB3 ②、 = 3 \* GB3 ③是压力一定,改变受力面积。
实验结果:泡沫塑料被压下的深度与压力的大小和受力面积的大小有关。压力越大,效果越明显,受力面积越小效果越明显。
2、定义:物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强。
3、计算公式及单位
①公式:(定义公式)
②单位:国际单位为帕斯卡(Pa),简称帕。
1Pa=1N/m2。表示1m2面积上所受的压力是1N,Pa是一个很小的单位,一张报纸平放时对桌面的压强约1Pa。实际应用中常用千帕(kPa) 兆帕(MPa)作单位,气象学中常用百帕(hPa)作单位,换算=,,。
4、注意:压强大小是由压力和受力面积共同决定的,不仅仅决定于压力大小。压力F和受力面积S之间不存在因果关系,但压强p和F、S之间有着密切联系,在S一定时,p与F成正比,在F一定时,p与S成反比。
知识点三、增大和减小压强的方法
在生活中我们常常会遇到要增大或减小压强的问题,根据影响压强大的两个因素,可以从两个方面来增大或减小压强。
要点诠释:
1、增大压强的方法
2、减小压强的方法
考点一 压力压强概念的理解
一.选择题(共9小题)
1.关于压力的概念,下列说法中正确的是( )
A.压力的方向总是竖直向下的
B.压力的大小总是等于物体受到的重力
C.压力的方向总是和物体的接触面相垂直
D.压力的方向不一定和物体的接触面相垂直
【解答】解:A、压力的方向一定与接触面垂直,但不一定竖直向下,故A错误
B、物体放在水平面上时,且压力是由物体重力产生的时候,压力才等于物体重力,故B错误;
C、压力的方向一定与接触面垂直,故C正确;
D、据上面的分析可知,压力的方向一定与接触面垂直,故D错误。
故选:C。
2.长方体物块重3N,力F为2N,物块在下列各放置情况和受力情况中,受力面所受压力为3N的是( )
A.B.
C.D.
【解答】解:A、图中重为3N的物块放在水平面上,受力面所受压力为3N,故A正确;
B、图中受力面所受压力为3N﹣2N=1N,故B错误;
C、图中物块放在斜面上,受力面受到的压力小于重力,即小于3N,故C错误;
D、图中受力面所受压力为2N,故D错误。
故选:A。
3.春分到,蛋儿俏,“春分立蛋”是中国民间的传统习俗。为庆贺春天的到来,同学们也玩起了“立蛋”的游戏,如图所示。下列“立蛋”中包含的物理知识,说法正确的是( )
A.“立蛋”时鸡蛋对桌面的压力就是鸡蛋所受的重力
B.鸡蛋对桌面的压力是由于鸡蛋发生弹性形变产生
C.春分最容易“立蛋”是由于当天受到的重力最小
D.春分当天鸡蛋所受到的支持力大于它受到的重力
【解答】解:A、鸡蛋所受重力是由于地球的吸引而产生的力且作用在鸡蛋上,鸡蛋对桌面的压力是垂直作用在桌面上的力,二力产生的原因不同,是不同性质的力,故A错误;
B、鸡蛋放在水平桌面上,鸡蛋对桌面的压力是由于鸡蛋发生弹性形变而产生的,故B正确;
C、鸡蛋的质量不变,由G=mg可知,鸡蛋的重力也是不变的,故C错误;
D、鸡蛋竖起来静止时,受到的重力和桌面对鸡蛋的支持力,二力的大小相等、方向相反、在同一直线上、作用在同一物体上,是一对平衡力,两者大小相等,故D错误。
故选:B。
4.如图所示,物体静止在支持面上,物体对支持面的压力为F,图中能够正确表示这个压力的是( )
A.B.
C.D.
【解答】解:物体静止在支持面上,物体对支持面的压力为F,则F与接触面是垂直的,压力作用在支持面上,故C正确。
故选:C。
5.如图所示,工人师傅在铺设瓷质地砖时,常用一个锤子不断敲打地砖,使地砖与砂浆贴合紧密,并尽可能让地砖保持水平。工人师傅使用的这把锤子的锤头是图中的( )
A.圆台形的铁锤B.圆柱形的橡胶锤
C.两头尖的塑料锤D.球形的木锤
【解答】解:A、铁锤的硬度较大,敲击瓷砖容易使瓷砖破裂,故A不合题意;
B、圆柱形的橡胶锤,橡胶的硬度合适,且圆柱形表面有助于增大受力面积,减小压强,敲击瓷砖不易使瓷砖破裂,故B符合题意;
C、两头尖的塑料锤,受力面积太小,这样压强太大,敲击瓷砖容易使瓷砖破裂,故C不合题意;
D、球形的木锤与瓷砖接触时只有一个点,受力面积太小,压强太大,敲击瓷砖容易使瓷砖破裂,故D不合题意。
故选:B。
6.关于压力、压强的概念,下列说法正确的是( )
A.压力的方向总是竖直向下
B.压强在数值上等于单位面积上的压力大小
C.压力越大,产生的压强就一定越大
D.物体对接触面的压力就是物体所受的重力
【解答】解:A、压力的方向只有将物体放在水平面上时,才是竖直向下的,而放在斜面上、压在墙面上等都不是竖直向下,故A错误;
B、压强在数值上等于单位面积上的压力大小,故B正确;
C、压强的大小同时受压力大小和受力面积的大小影响,只有受力面积不变,压力大,压强才一定大,故C错误;
D、物体对接触面的压力施力物体是物体,受力物体是接触面;而物体所受的重力施力物体是地球,受力物体是物体,这是两个完全不同的力,故D错误。
故选:B。
7.一名初中生双脚站立在水平地面上,他对地面的压强约为( )
A.15000帕B.1500帕C.150帕D.15帕
【解答】解:初中生每只鞋的底面积大约为200cm2,即0.02m2,受力面积(双脚面积)S=0.04m2,
初中生的质量大约为50kg,对地面的压力F=G=mg=50kg×10N/kg=500N,
则其双脚站立在水平地面上时对地面的压强p===1.25×104Pa,接近15000Pa。
故选:A。
8.下列关于压强的说法不正确的是( )
A.压强反映的是压力作用的效果
B.1Pa的含义是作用在1m2的面积上的压力是1N
C.一位中学生站在水平地面上对地面的压强约为100Pa
D.任何物体所能承受的压强都有一定的限度,超过这个限度,物体就会被损坏
【解答】解:A、压强是单位面积上受到的压力,也就是反映压力作用效果的物理量,故A正确;
B、压强的定义就是1m2面积上受到的压力,1Pa表示1m2面积上受到的压力是1N,故B正确;
C、中学生的体重在G=500N左右,双脚站立时与水平地面的接触面积在0.05m2左右,双脚对水平地面的压强在p====1×104Pa左右,故C错误;
D、任何物体所能承受的压强都有一定的限度,超过这个限度,物体就会被损坏,故D正确。
故选:C。
9.如图所示,小红在雪地中陷得较深,小刚脚下穿有滑雪板,没有陷进雪地。此现象能说明( )
A.小红对雪地产生较大的压强
B.压力作用的效果与受压面积无关
C.小刚对雪地产生较小的压力
D.压力作用的效果与压力大小有关
【解答】解:这两位同学对雪地的压力差不多,小红与雪面的接触面积小,压力的作用效果明显,即压强较大,所以在雪地中陷得较深;但是小刚脚下穿有滑雪板,受力面积大,压力作用效果不明显,没有陷进雪地;说明压力作用的效果与受压面积有关;故A正确,BCD错误。
故选:A。
二.填空题(共3小题)
10.物体受到的重力是50N,手的压力是70N,请在横线上填写支持面受到的压力的大小 70N 、 20N 、 120N 。
【解答】解:压力是垂直作用在物体表面上的力。从定义中我们也可以看出压力的方向是垂直于受力物体并指向受力物体内部的。
(a)图中压力等于手施加的压力与重力无关,所以支持面受到的压力为70N;
(b)图中物体受到的重力向下为50N,手施加的压力向上为70N,所以支持面受到的压力为物体所受重力和压力的合力,即70N﹣50N=20N;
(c)图中物体受到向下的重力和手给它的向下的压力,所以支持面受到的压力为手施加的压力与重力的合力,即70N+50N=120N。
如图所示:
故答案为:70N;20N;120N。
11.如图所示,重力为40牛的物体M,分别放在梯形木块的1、2、3位置上,试分析物体在1、2、3处对梯形木块的压力:F1 <40N ,F2 =40N ,F3 0 。
【解答】解:垂直作用在物体表面上的力叫做压力,物体在斜面上时,方向垂直于斜面,当物体M在梯形木块的斜面1位置时,压力不等于重力,小于40N,
当物体M在2处时,正好是垂直压在梯形木块的表面,则此时对梯形木块的压力等于其重力为40N;
当物体M在3处时,没有压在梯形木块的表面上,因此对梯形木块的压力为0。
故答案为:<40N;=40N;0。
12.如图,正方体金属块重20N,F恒为5N,当金属块静止不动时,则支撑面所受到的压力分别是FA= 20 N,FB= 5 N,FC= 15 N,FD= 25 N。
【解答】解:由图可知,在图A中支撑面受到的压力等于重力,即是20N;
在B图中支撑面受到的压力和重力无关,大小即力F的值,是5N;
图C中支撑面受到的压力等于重力减去力F,即是20N﹣5N=15N;
图D中支撑面受到的压力等于重力加上力F的大小,即是20N+5N=25N;
故答案为:20;5;15;25。
考点二 压强的影响因素及应用
一.实验探究题(共2小题)
1.某同学(利用小桌、砝码、泡沫塑料)在探究“压力的作用效果跟什么因素有关”时,实验过程如图所示,请仔细观察并回答下列问题。
(1)该实验是通过 泡沫塑料的凹陷程度 来显示压力的作用效果,采用了 转换法 的物理方法;
(2)由甲、乙两图所示实验现象可得出:受力面积一定时,压力越 大 ,压力作用效果越明显;采用了 控制变量 的物理方法。
(3)另一同学用海绵和两瓶完全相同的矿泉水瓶也能完成以上实验:如图丁将矿泉水瓶分别正立和倒立放在海绵上,此时,矿泉水瓶对海绵的压力F正立 = F倒立,可得出结论:压力一定时,受力面积越 小 ,压力作用效果越明显。
(4)该同学在实验时将图乙中的小桌和砝码又放到一块木板上,如图戊所示,则在乙、戊两种情况中小桌产生的压强p乙 等于 p戊(填“大于”、“小于”或“等于”)。
【解答】解:(1)该实验是通过泡沫塑料的凹陷程度来显示压力作用效果的,这是转换法的应用。
(2)由甲、乙两图所示实验可知,受力面积相同而压力不同,压力越大,泡沫凹陷程度越大,压力作用效果越明显,由此可得:受力面积一定时,压力越大,压力作用效果越明显。
在本实验中用到了控制变量法;
(3)如图丁将矿泉水瓶分别正立和倒立放在海绵上,此时对海绵的压力等于矿泉水瓶的重力,矿泉水瓶对海绵的压力F正立=F倒立,可得出结论:压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显。
(4)该同学在实验时将图乙中的小桌和砝码又放到一块木板上,如图戊所示,根据p=,因压力和受力面积都相同,则在乙、戊两种情况中小桌产生的压强p乙等于p戊。
故答案为:(1)泡沫塑料的凹陷程度;转换法;(2)大;控制变量;(3)=;小;(4)等于。
2.在“探究压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,小强利用了多个完全相同的积木和海绵进行了如图所示的实验。
(1)实验中通过观察海绵的 凹陷程度 来比较压力作用效果。
(2)对比 甲、丙 两图可得:当受力面积一定时,压力越大,压力作用效果越明显。
(3)甲、乙两图可以探究压力作用效果与 受力面积 的关系。
(4)对比甲、丁两图,小强认为压力作用效果与压力大小无关,你认为他的观点 错误 (选填“正确”或“错误”),理由是 没有控制受力面积相同 。
(5)下列实例中,直接应用(2)中结论的是 A 。(填字母)
A.交通管理部门规定,货车每一车轴的平均承载质量不得超过 10 t
B.小小的蚊子能轻而易举地用口器把皮肤刺破
C.书包要用宽的背带
【解答】解:(1)力可以改变海绵的形状,实验中通过海绵凹陷程度表示压力作用效果的大小;
(2)图甲、丙中,受力面积相同,丙图的压力大,海绵凹陷程度大,压力作用效果越明显,所以可得出:在受力面积一定时,压力越大,压力作用效果越明显;
(3)图甲、乙中,压力相同,受力面积越小,海绵凹陷程度越大,压力作用效果越明显,所以可用来探究压力作用效果与受力面积的关系;
(4)对比甲、丁两图,得出压力作用的效果与压力大小无关,是错误的,因为没有控制受力面积不变,同时改变了压力大小和受力面积大小,存在两个变量;
(5)根据(2)中的结论:当受力面积一定时,压力越大,压力作用效果越明显。
A、货车行驶时,地面的受力面积相同,承载质量越大,对地面压力越大,压力作用效果越明显,路面易损坏,故A符合题意;
B、蚊子口器尖,受力面积小,在压力相同的情况,压强大,易刺破皮肤,故B不符合题意;
C、书包要用宽的背带,是增大受力面积,减小压强,故C不符合题意。
故直接应用上述结论的是A。
故答案为:(1)凹陷的程度;(2)甲、乙;(3)压力大小; (4)错误;没有控制受力面积相同;(5)A。
二.选择题(共4小题)
3.如图所示的四个实例中,目的是为了减小压强的是( )
A.饮料管的一端剪成斜口B.图钉帽的面积做得较大
C.切蛋器装有很细的钢丝D.注射器针头做得很尖
【解答】解:
A、饮料管的一端剪成斜口,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故A不符合题意;
B、图钉帽的面积做得较大,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故B符合题意;
C、切蛋器装有很细的钢丝,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故C不符合题意;
D、注射器的针头很尖,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故D不符合题意。
故选:B。
4.如图所示的实例中,属于减小压强的是( )
A.吸管一端做成尖形B.刀刃磨得很薄
C.滑雪板的面积较大D.安全锤的锤头做得很尖
【解答】解:A、吸管一端做成尖形,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故A不符合题意;
B、刀刃磨得很薄,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故B不符合题意。
C、滑雪板的面积较大,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、安全锤的锤头做的很尖,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故D不符合题意;
故选:C。
5.下列实例中,属于增大压强的是( )
A.尖锐的逃生锤尖B.较宽的书包带
C.宽大的骆驼脚掌D.有很多轮子的拖车
【解答】解:
A、逃生锤尖做得很尖,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强的,故A符合题意。
B、将书包的背带做得较宽,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小书包对肩膀的压强,故B不符合题意。
C、宽大的骆驼脚掌,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强的,故C不符合题意。
D、有很多轮子的拖车,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强的,故D不符合题意。
故选:A。
6.生活中的很多小设计可以通过改变受力面积来改变压强,从而达到给人们生活带来便利的目的,以下事例中,可以增大压强的是( )
A.较宽的书包带B.锋利的刀刃
C.铁轨下的枕木D.滑雪时用的滑雪板
【解答】解:A、较宽的书包带,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故A不符合题意;
B、锋利的刀刃,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故B符合题意;
C、铁轨下的枕木,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故C不符合题意;
D、滑雪时用的滑雪板,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故D不符合题意。
故选:B。
考点三 压强的计算
一.计算题(共3小题)
1.“保护环境,绿色出行”是现代社会提倡的一种环保理念,如图所示是重庆市内随处可见的共享电动自行车。该车整车质量为35kg,车轮与地面的总接触面积为100cm2。小红在水平路面上匀速骑行8km用了30min。求:
(1)小红骑行的速度是多少km/h?
(2)若小红骑行时自行车对地面的压强是8×104Pa,则小红的重力为多少N?
【解答】解:(1)小红骑行的速度:v===16km/h;
(2)已知小红骑行时自行车对地面的压强是8×104Pa,
由p=可得,小红骑行时自行车对地面的压力:F=pS=8×104Pa×100×10﹣4m2=800N,
由于地面受到的压力等于自行车和小红的重力之和,因此小红和自行车的总重力:G总=F=800N,
自行车的重力:G车=m车g=35kg×10N/kg=350N,
则小红的重力:G=G总﹣G车=800N﹣350N=450N。
答:(1)小红骑行的速度是16km/h;
(2)小红的重力为450N。
2.“共和国勋章”获得者袁隆平一直致力于杂交水稻技术的研究、应用与推广,“发展杂交水稻,造福世界人民”是他毕生的追求,如图所示,某地用收割机收割杂交水稻,为了防止对耕地过分压实,影响秋作物的播种,收割机对耕地的压强一般不超过8×104Pa,已知空载收割机与人的总质量为700kg,履带与耕地的总接触面积始终为0.2m2(g取10N/kg)。求:
(1)收割机对耕地的压力不能超过多少牛?
(2)收割机粮仓中的水稻不能超过多少千克?
【解答】解:(1)由题意可知,收割机对耕地的最大压强:
p大=8×104Pa,
由p=可得,收割机对耕地的最大压力:
F大=p大S=8×104Pa×0.2m2=1.6×104N;
(2)因物体对水平面的压力和自身的重力相等,
所以,收割机和粮仓中水稻的最大总重力:G大=F大=1.6×104N,
由G=mg可得,收割机和粮仓中水稻的最大总质量:
m总大===1600kg,
则收割机粮仓中水稻的最大质量:
m水稻=m总大﹣m车=1600kg﹣700kg=900kg。
答:(1)收割机对耕地的压力不能超过1.6×104N;
(2)收割机粮仓中的水稻不能超过900kg。
3.李强在一块放在水平沙地的木板上行走,已知木板重200N,木板面积是0.5m2,每只鞋底面积为200cm2,如他在木板上行走时对木板的压强是3×104Pa,(g=10N/kg)求:
(1)李强站立在木板上对木板产生的压力;
(2)李强的质量;
(3)沙地承受的压强。
【解答】解:
(1)李强在木板上行走时,受力面积S人=200cm2=0.02m2,对木板的压强p人=3×104Pa,
由p=可得,李强在木板上行走时对木板的压力:F人=p人S人=3×104Pa×0.02m2=600N,
因李强站立在木板上和在木板上行走时对木板的压力均等于自身的重力,
所以,李强站立在木板上对木板产生的压力:F人′=G人=F人=600N;
(2)由G=mg可得,李强的质量:m人===60kg;
(3)木板对水平沙地的压力:F=G人+G木板=600N+200N=800N,
沙地承受的压强:p===1.6×103Pa。
答:(1)李强站立在木板上对木板产生的压力为600N;
(2)李强的质量为60kg;
(3)沙地承受的压强为1.6×103Pa。
考点四 压强的综合应用--重叠问题
二.选择题(共20小题)
4.甲、乙是由同种材料制成的规格相同的实心长方体,现将乙平放在水平面上,甲竖放在乙的上表面中央,若长方体的长、宽、高三者中,长度为a、高度为c,a与c之比为3:1,如图所示。则:甲对乙的压强与乙对地面的压强之比为( )
A.1:1B.1:3C.2:3D.3:2
【解答】解:(1)物体对水平面的压力等于物体的重力,
由p=、G=mg、m=ρV以及V=Sh可得长方体对水平面的压强:
p======ρgh;
则甲对乙的压强:p甲=ρgh甲=ρga;
(2)由题知,两实心长方体的密度、规格(长宽高)都相同,
无论甲以什么方式放置在乙的上面,乙对地面的压力都等于甲和乙的总重力,且对应的受力面积(为乙的底面积)不变,
所以由p=可知,甲的放置方式不影响乙对地面的压强,所以可以将甲看作是平放在乙之上(如下图),
同理可得乙对地面的压强:p乙=ρgh′=ρg(c+c)=2ρgc。
已知a与c之比为3:1,则p甲:p乙=ρga:2ρgc=a:2c=3:2。
故选:D。
5.实心圆柱体甲、乙分别竖放于水平地面上,对地面的压强均为2p0,若将甲叠放在乙上,对地面的压强为6p0。现将乙叠放在甲上,则甲对地面的压强为( )
A.3p0B.4p0C.9p0D.12p0
【解答】解:设甲、乙底面积分别为S甲、S乙,甲、乙的重力分别为G甲、G乙,
实心圆柱体对水平地面的压力等于其重力大小,
则由p==可得甲对地面的压强为:p甲==2p0,则G甲=2p0S甲﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
同理可得乙对地面的压强为:p乙==2p0,则G乙=2p0S乙﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
将甲叠放在乙上,乙对地面的压强为:p乙′===6p0﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
将①②代入③可得:S甲=2S乙,
将乙叠放在甲上,则甲对地面的压强为:p甲′===p乙′=×6p0=3p0,故A正确。
故选:A。
6.有A、B两个密度分别为ρA、ρB的实心正方体,它们的边长之比为1:2,如图所示,将它们叠放在水平桌面上时,A对B的压强等于B对桌面的压强,则ρA:ρB为( )
A.8:1B.8:3C.2:1D.2:3
【解答】解:A的边长aA和B的边长aB之比为1:2,即:,
由于A和B均是实心正方体,所以A和B的面积之比为:,设SA=S,SB=4S,
A和B的体积之比为:,设VA=V,VB=8V,
A对B的压力为:FA=GA=mA g=ρAVA g,
A对B的压强为:=,
B对桌面的压力为:FB=GA+GB=ρAVAg+ρBVBg=ρAVg+ρB•8Vg=(ρA+8ρB)Vg,
B对桌面的压强为:,
因为pA=pB,所以,即4ρA=ρA+8ρB,解得:3ρA=8ρB,
即ρA:ρB=8:3,故B正确。
故选:B。
7.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
【解答】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。
故选:D。
8.A、B两个实心正方体的质量相等,密度之比ρA:ρB=27:1,若按甲、乙两种不同的方式,分别将它们叠放在水平地面上(如图所示),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=1:3
B.F 甲:F 乙=1:3,p 甲:p 乙=3:1
C.F 甲:F 乙=1:1,p 甲:p 乙=1:9
D.F 甲:F 乙=27:1,p 甲:p 乙=9:1
【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;
(2)ρA:ρB=27:1,mA:mB=1:1,由ρ=可得:
==×=×=,
则边长之比为,则面积之比为,
因为=1:1,
所以按(甲)、(乙)两种不同的方式,分别将它们叠放在水平地面上,则地面受到的压强之比是p甲:p乙=1:9。
故选:C。
9.如图所示,A、B两个正方体叠放在水平地面上,A对B的压强为p0,B对地面的压强为p1,若取走A、B对地面的压强为p2,已知p1:p2=3:2,若A,B的边长之比为LA:LB=2:3,则下列说法正确的是( )
A.A、B的物重之比GA:GB=1:2
B.p0:p1=9:8
C.A、B的密度之比ρA:ρB=9:4
D.p0:p1=1:3
【解答】解:A、B两个正方体叠放在水平地面上,A对B的压强为p0=,B对地面的压强p1=,
取走A,B对地面的压强为p2=,
所以 ===,
整理可得:=,故A正确;
由G=mg可得=,
A、B的体积之比===,
密度之比:====,故C错误;
A、B的面积之比===,
所以====,故BD错误。
故选:A。
10.用不同种材料制成的甲、乙两个实心正方体,密度分别为ρ甲、ρ乙.把它们分别放在水平桌面上,甲、乙对桌面的压强分别为p1、p2.如图所示,若把甲放在乙的上面,则乙对桌面的压强是( )
A.
B.
C.
D.
【解答】解:正方体对水平地面的压强:
p======ρgh,
设两正方体的边长分别为L甲和L乙,则
L甲=,L乙=,
若把甲放在乙的上面,则乙对地面的压强:
p=
=
=
=
=
=。
故选:A。
11.用不同种材料制成的甲、乙两个实心正方体,ρ甲=2ρ乙,把它们分别放在水平桌面上,甲乙对桌面的压强分别为p1、p2,如图所示,若把甲放在乙上面,则乙对桌面的压强是( )
A.B.
C.D.
【解答】解:甲、乙两个实心正方体的边长分别为L甲和L乙,
甲对桌面的压强为:p1===ρ甲gL甲,
∴L甲=,
同理,L乙=,
已知ρ甲=2ρ乙,
当把甲放在乙的上面时,乙对桌面的压强为:
p===。
故选:B。
考点五 压强的综合应用--切割问题
12.如图所示,甲、乙两个实心均匀正方体放在水平地面上,沿竖直方向在两个正方体上分别切去相同宽度,甲、乙剩余部分对地面的压强相等,则下列关于甲、乙正方体切去部分质量m甲'和m乙'的大小关系正确的是( )
A.m甲'一定大于m乙'B.m甲'一定等于m乙'
C.m甲'可能小于m乙'D.m甲'可能不等于m乙'
【解答】解:设甲、乙两正方体的边长分别为L甲、L乙,根据题意可知,沿竖直方向切相同宽度后,甲、乙剩余部分对地面的压强相等,即 p甲=p乙;
由水平放置的实心均匀正方体对地面的压强公式p=,可知ρ甲L甲g=L乙ρ乙g;
故可推知甲、乙正方体切去部分对地面的压强也相等 即p甲'=p乙';
根据固体压强公式p==,则切去部分的压强还可表示为:;
切去前S甲>S乙,分别切去相同宽度Δh,则切去部分的底面积S甲'=L甲×Δh,S乙'=L乙×Δh;
又由图可知L甲>L乙,则S甲'>S乙',结合等式,故可得m甲'>m乙'。
故选:A。
13.如图所示,两个实心的均匀正方体A、B静止放置在水平地面上,已知A的边长小于B的边长。它们对水平地面的压强相等。则下列说法不正确的是( )
A.若均沿竖直方向截去一半,则剩余部分对水平地面的压强pA等于pB
B.若均沿水平方向截去一半,则剩余部分对水平地面的压强pA等于pB
C.若均沿图中所示虚线截去上面的一半,则剩余部分对水平地面的压强pA等于pB
D.若将A叠放在B的正上方,则B对水平面的压强是原来的二倍
【解答】解:AB、由于正方体A、B对支持面的压力等于重力,即F=G,则支持面受到的压强:p======ρgh,显然正方体对支持面的压强大小只与物体的密度和高度有关,
所以,若均沿竖直方向截去一半,则剩余部分对水平地面的压强与原来相等,它们对水平地面的压强仍相等;故A正确;
若均沿水平方向截去一半,则剩余部分对水平地面的压强均为原来的二分之一,即它们对水平地面的压强仍相等;故B正确;
C、若均沿图中所示虚线截去上面的一半,重力减小一半,压力减小一半,受力面积不变,由p=可知,剩余部分对水平地面的压强为原来的一半,故剩余部分对水平地面的压强相等;故C正确;
D、因A的受力面积小于B的受力面积,所以由p=可知,GA<GB,
若将A叠放在B的正上方,B对支持面的压力:F′=GA+GB<2GB,
此时B对水平面的压强:p′=<=2×=2pB,故D错误。
故选:D。
14.边长15cm的均匀正方体,重为90N,放在水平桌面中央如图甲所示,若沿水平方向截下一部分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,如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.切去部分的重力为60NB.剩余部分的重力为60N
C.切去部分的高度为9cmD.剩余部分的高度为9cm
【解答】解:因为是规则物体,沿水平方向裁下一部分a,
a立放时对桌面压强:pa======ρgha,
b对桌面压强:pb=ρghb,
已知pa=1.5pb,
即:ρgha=1.5ρghb,
所以,ha=1.5hb,
正方体的边长L=ha=15cm,
解得hb=10cm,即剩余部分b的高度为10cm,切去部分的高度为15cm﹣10cm=5cm,故CD错误;
根据G=mg=ρgV=ρgSh知在物体密度、底面积不变时,物体的重力与高度成正比,即=,
所以剩余部分的重力为:
G剩=×G=×90N=60N,
则切去部分的重力为:G切=G﹣G剩=90N﹣60N=30N,故A错误,B正确。
故选:B。
15.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.截取前A、B对水平面的压强之比pA:pB=2:3
B.A、B对地面压强的变化量△pA:△pB=2:3
C.A、B的密度之比ρA:ρB=9:10
D.A截去的高度与A原高度之比△h:h=1:4
【解答】解:(1)设两个密度均匀质量相等圆柱体A、B的质量为m,
因物体对水平面的压力和自身的重力相等,
所以,A、B对水平面的压强之比:
====,故A错误;
(2)将A的上方水平截去一段叠放在B的正上方后,A对地面压力的减小量等于B对地面的增加量,根据p=知A、B对地面压强的变化量===,故B错误;
(3)由m=ρV=ρSh可知,圆柱体的密度和横截面积不变时,m与h成正比,
则圆柱体A截去部分的质量△mA=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:=,故D错误;
(3)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,
则A、B的高度之比hA:hB=h:h=5:3;
由V=Sh可得,A和B的体积之比:==×=×=,
由ρ=可得,A、B的密度之比:===,故C正确。
故选:C。
16.如图所示,甲、乙两个实心物体静止在水平地面上,其中甲为底面积为0.25m2、高2m的均匀柱状体,乙为边长为1m,密度为2×103kg/m3的正方体。当沿水平方向截取不同高度的甲物体,并平稳地放在乙物体正上方时,甲、乙对地面的压强随拟取的长度x的变化如图丙所示,则下列说法正确的是( )
A.a代表甲的压强随截取的长度x的变化
B.p1=1.25p0
C.x1=0.8m
D.p1:p2=5:6
【解答】解:
A、当沿水平方向截取不同高度的甲物体,并平稳地放在乙物体上时,
甲剩余的质量减小,对地面的压力减小,受力面积不变,由p=可知,甲对地面压强减小,
由图丙可知,b代表甲的压强随截取的长度x的变化,则a代表乙的压强随截取的长度x的变化,故A错误;
BC、直柱形物体放在水平地面上对水平地面的压强p======ρgh,
由图丙可知,开始时甲对地面的压强p甲=2p0,乙对地面的压强p乙=p0,即开始时的压强关系为p甲=2p乙,
由p=pgh可知ρ甲gh甲=2ρ乙gh乙,
故ρ甲=ρ乙=×2×103kg/m3=2×103kg/m3,
原来甲的重力:G甲=m甲g=ρ甲V甲g=ρ甲S甲h甲g=2×103kg/m3×0.25m2×2m×10N/kg=1×104N,
原来乙的重力:G乙=m乙g=ρ乙V乙g=ρ乙h3乙g=2×103kg/m3×(1m)3×10N/kg=2×104N,
甲截取的长度为x1时,甲剩余部分对地面的压强与叠放后乙对地面的压强相等,
所以,=,
即=,
代入数据解得x1=0.8m,故C正确;
则p1=ρ甲g(h甲﹣x1)=2×103kg/m3×10N/kg×(2m﹣0.8m)=2.4×104Pa;
p0=ρ乙gh乙=2×103kg/m3×10N/kg×1m=2×104Pa;
所以p1=1.2p0,故B错误;
D、由前面解答可知,p1=2.4×104Pa;
乙正方体的边长为1m,则S乙=(1m)2=1m2,
由图丙可知,p2表示甲物体完全放在乙物体上方时乙对地面的压强,
则p2===3×104Pa,
所以,p1:p2=2.4×104Pa:3×104Pa=4:5,故D错误。
故选:C。
17.如图所示,底面积S甲<S乙的甲、乙两个实心圆柱体,它们的高度h甲<h乙,它们对水平面的压强相等,沿水平方向切去不同厚度,剩余的压力相同,则甲乙的密度和甲乙切去的质量Δm甲、Δm乙满足的关系是( )
A.ρ甲≥ρ乙,Δm甲>Δm乙B.ρ甲≤ρ乙,Δm甲>Δm乙
C.ρ甲≤ρ乙,Δm甲<Δm乙D.ρ甲>ρ乙,Δm甲<Δm乙
【解答】解:(1)切割之前它们对水平面的压强相等,即p甲=p乙,
由圆柱体对水平地面的压强p======ρgh可得:ρ甲gh甲=ρ乙gh乙,
由题意可知,h甲<h乙,
所以,ρ甲>ρ乙,故ABC错误;
(2)由题意知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,
因为圆柱体对水平地面的压力等于其重力,由G=mg可知切割之前,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,所以G甲剩=G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。
故选:D。
18.如图,甲、乙是放在水平地面上的两个质量均匀的长方体,它们的密度之比ρ甲:ρ乙=4:5,底面积之比S甲:S乙=5:8,对水平地面的压强之比p甲:p乙=6:5,下列有关甲、乙的说法正确的是( )
A.甲、乙的质量之比是20:27
B.甲、乙的体积之比是8:9
C.将甲、乙分别沿水平方向切去相同的高度后,剩余部分对地面的压强可能相等
D.将甲、乙分别沿水平方向切去相同的体积后,剩余部分对地面的压强可能相等
【解答】解:A、由p=可得甲、乙对水平地面的压力之比:==×=,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以,由F=G=mg可得,甲、乙的质量之比:
====,故A错误;
B、由ρ=可得甲、乙的体积之比:
==×=×=,故B错误;
C、由于水平面上的柱状物体对地面的压强可以利用p=ρgh比较,则切去相同的高度后,两者压强的变化量分别为:
△p甲′=ρ甲g△h,△p乙′=ρ乙g△h,
已知它们的密度之比ρ甲:ρ乙=4:5,则:ρ甲<ρ乙,
所以,△p甲′<△p乙′,
已知原来甲乙对水平地面的压强之比p甲:p乙=6:5,则:p甲>p乙,
由于剩余部分对地面的压强p′=p﹣△p.所以剩余部分对地面的压强不可能相等;故C错误;
D、因水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以,物体对地面的压强:p====,
切去相同体积时,两者压强的变化量分别为:△p甲=,△p乙=,
则:=×=×=32:25,
所以,△p甲>△p乙,
已知原来甲乙对水平地面的压强之比p甲:p乙=6:5,则:p甲>p乙,
由于剩余部分对地面的压强p′=p﹣△p,所以剩余部分对地面的压强可能相等,故D正确。
故选:D。
19.甲、乙为两个大小不同的正方体(尺寸大小关系如图),把甲乙放在水平地面上时,它们对水平面的压强相等。现沿水平方向切去不同厚度,使剩余部分的厚度相同,剩余部分对水平面的压力相同。则甲乙的密度ρ甲、ρ乙和切去的质量Δm甲、Δm乙满足的关系是( )
A.ρ甲>ρ乙,Δm甲>Δm乙B.ρ甲<ρ乙,Δm甲>Δm乙
C.ρ甲<ρ乙,Δm甲<Δm乙D.ρ甲>ρ乙,Δm甲<Δm乙
【解答】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,故BC错误;
(2)由图知S甲<S乙,在切割之前p甲=p乙,
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。
故选:D。
20.如图所示,体积相同的甲、乙实心均匀圆柱体放在水平地面上,对地面的压强p甲=p乙。沿水平方向分别切去不同的体积,甲、乙剩余部分对地面的压力恰好相等,则关于切去部分的体积ΔV甲、ΔV乙和对地面的压强变化量Δp甲、Δp乙的大小,判断正确的是( )
A.ΔV甲>ΔV乙,Δp甲>Δp乙B.ΔV甲=ΔV乙,Δp甲>Δp乙
C.ΔV甲>ΔV乙,Δp甲<Δp乙D.ΔV甲<ΔV乙,Δp甲<Δp乙
【解答】解:由图可知,h甲<h乙,S甲>S乙,
(1)因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,圆柱体对水平地面的压强:
p======ρgh,
所以,由p甲=p乙可知:ρ甲>ρ乙,
由p=可知,圆柱体对水平地面的压力:F=pS,
未切之前,甲、乙对地面的压强p甲=p乙,S甲>S乙,
所以甲、乙对水平地面的压力关系为:F甲>F乙,
则甲、乙的重力关系为:G甲>G乙,
因为甲、乙剩余部分对地面的压力恰好相等,即G剩相等,
由G=mg=ρVg可知,剩余部分的体积:V甲剩<V乙剩,
因为切去部分的体积:ΔV=V﹣V剩,
由题意可知,原来两圆柱体体积相同,则切去部分的体积ΔV甲>ΔV乙,故BD错误;
(2)因为甲、乙剩余部分对地面的压力恰好相等,S甲>S乙,
由p=可知,甲、乙剩余部分圆柱体对水平地面的压强:p甲剩<p乙剩,
因为圆柱体对地面的压强变化量Δp=p﹣p剩,
所以Δp甲>Δp乙。
故选:A。
21.如图所示,均匀正方体甲、乙放置在水平地面上,它们的质量分别为m甲、m乙,对地面的压强分别为p甲、p乙。现沿水平方向均切去相同厚度后,甲、乙对地面的压力变化量相等,则( )
A.m甲>m乙,p甲>p乙B.m甲<m乙,p甲>p乙
C.m甲>m乙,p甲<p乙D.m甲<m乙,p甲<p乙
【解答】解:由图知底面积S甲<S乙、h甲<h乙,
沿水平方向均切去相同厚度Δh,甲减小的重力:G1=m1g=ρ甲S甲gΔh,
乙减小的重力:G2=m2g=ρ乙S乙gΔh,
由题意知甲、乙对地面的压力变化量相等,即G1=G2,即ρ甲S甲gΔh=ρ乙S乙gΔh,
得到ρ甲S甲=ρ乙S乙﹣﹣﹣﹣﹣①
甲原来的质量为:m甲=ρ甲S甲h甲,
乙原来的质量为:m乙=ρ乙S乙h乙,
而h甲<h乙,所以m甲<m乙,故AC错误;
设甲正方体的边长为a,乙正方体的边长为b,
将①变形得ρ甲a2=ρ乙b2,
甲对地面的压强为:
p甲===,
乙对地面的压强为:
p乙===,
由于ρ甲a2=ρ乙b2,即p甲和p乙的分子相同,由于a<b,所以p甲>p乙,故B正确。
故选:B。
22.如图所示,正方体B放在水平地面上,在B上方中央再放置一边长较大的正方体A。若将B沿竖直方向切去部分后(图中虚线),仍使正方体A放在B上方中央,正方体A对B压强的变化量为Δp1,地面所受压强的变化量为Δp2,则关于Δp1和Δp2的大小关系,下列判断中正确的是( )
A.Δp1一定等于Δp2B.Δp1一定大于Δp2
C.Δp1可能大于Δp2D.Δp1一定小于Δp2
【解答】解:假设正方体A的重力GA,由图可知:当B中间的长方体没有沿竖直方向切去时,
正方体A对B压强:pA=
地面所受压强:pB=
当正方体B也只能竖直方向切去部分后,AB之间的接触面积减小,变为SB′,B的重力也减小为GB′,则:
正方体A对B压强pA′=
地面所受压强pB′=
则:△p1=pA′﹣pA=
△p2=pB′﹣pB=( )﹣( )=( )+( )
由于拼成正方体B的长方体三块材质相同、高相等,设为h,则正方体B对地面产生的压强p=ρgh不变,所以 ;
所以,△p1=△p2。
故选:A。
23.如图所示,实心均匀正方体甲和乙放置在水平地面上,此时对水平地面的压强相等。现沿水平虚线切去上面部分后,甲、乙剩余部分的高度均为h。比较此时甲、乙剩余部分的质量m甲和m乙以及对地面的压强p甲和p乙的大小关系正确的是( )
A.m甲可能小于m乙,p甲一定小于p乙
B.m甲一定小于m乙,p甲一定小于p乙
C.m甲一定大于m乙,p甲可能等于p乙
D.m甲一定大于m乙,p甲一定小于p乙
【解答】解:
(1)实心柱状物体对水平面的压强:p======ρgh;
原来正方体甲、乙对于水平地面的压强相等,由图可知两者的高度(边长)关系为h甲>h乙,所以由p=ρgh可知甲、乙的密度关系为ρ甲<ρ乙。
当沿水平虚线切去上面部分后,甲、乙剩余部分的高度均为h,且ρ甲<ρ乙,
所以根据p=ρgh可知甲、乙剩余部分对地面的压强:p甲<p乙,故C错误;
(2)原来甲、乙对于水平地面的压强相等,根据p=ρgh可得ρ甲gh甲=ρ乙gh乙,化简可得ρ甲h甲=ρ乙h乙﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①;
当沿水平虚线切去上面部分后,甲、乙剩余部分的高度均为h,剩余部分的质量分别为:
m甲=ρ甲S甲h=ρ甲h甲2h,m乙=ρ乙S乙h=ρ乙h乙2h;
则剩余部分的质量之比为:=﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②可得=,因为h甲>h乙,所以m甲一定大于m乙,故D正确,AB错误。
故选:D。
压力
重力
施力物体
物体
地球
受力物体
支持物
物体
大小
决定于相互挤压所发生形变大小
G=mg
方向
垂直于受力物体表面,并指向受力面
竖直向下
作用点
在支持面上
物体重心
力的性质
接触的物体间相互挤压而发生形变产生的,属于弹力
来源于万有引力,是非接触力
受力示意图
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