初中物理人教版八年级下册9.1 压强一课一练
展开一、选择题
1.(2022·天津模拟)用120N的水平力把重30N的长方体木块紧压在竖直的墙壁上,如图所示。这时木块对墙壁的压力为( )
A. 30NB. 90NC. 120ND. 150N
2.有些公共汽车上配备逃生锤,遇到紧急情况时,乘客可以用逃生锤打破车窗玻璃逃生。为了更容易打破玻璃,逃生锤外形应选择图中的( )
A. B. C. D.
3.(2022·四川模拟)如图所示的五个实例中,为了增大压强的是( )
A. 坦克装有宽大的履带 B. 书包背带做得较宽
C. 斧刃磨得锋利 D. 在铁轨下面铺枕木
4.如图所示,在“探究影响压力作用效果的因素”的实验中,下列说法正确的是( )
①甲、乙两次实验中,小桌对海绵压力的大小相等
②甲图中小桌对海绵压力作用的效果比乙图中的明显
③甲、乙两次实验,说明压力作用的效果跟压力的大小有关
④为了完成整个实验,可以将乙图中的砝码取下来,并将看到的实验现象和甲图中的对比
A. ①②B. ①②④C. ①③④D. ②③④
5.如图所示平放在水平地面上的砖,沿竖直方向(见图中虚线)截去三分之一,则剩下的半块砖与原来整块砖相比( )
A. 对地面的压强不变B. 对地面的压力不变
C. 砖的密度减小一半D. 砖受到地面的支持力不变
6.下列说法正确的是( )
A. 在压力一定的情况下,物体的受力面积越大,产生的压强就越大
B. 在物体受力面积一定的情况下,物体受到的压力越大,压强就越大
C. 压强一定时,物体的受力面积越大压力就越小
D. 要减小压强可以在增大压力的同时减小物体的受力面积
7.(2022·内蒙古模拟)图水平雪地上,穿着雪橇的芳芳总质量为70kg,没有陷入雪地;而穿着运动鞋的小明总质量为50kg,却深陷雪地。下列说法正确的是( )
A. 芳芳对雪地的压力比小明的小
B. 芳芳对雪地的压力和小明的一样
C. 芳芳对雪地单位面积的压力比小明的小
D. 受力面积和压力都不等,无法比较谁对雪地的压强大
8.一普通中学生双脚站立在水平地面上,他对水平地面的压力和压强最接近于( )
A. 50N 103PaB. 50N 105PaC. 500N 104PaD. 500N 106Pa
9.(2022·广东·单元测试)水平面上的甲、乙两物体,重力之比为2:1,受力面积之比为3:4,则它们对地面的压强之比为( )
A. 3:2B. 8:3C. 2:3D. 1:2
二、填空题
10.推土机的推土铲刃、篆刻刀的刀口做得很锋利,破窗锤的敲击端做成锥状,这些都是通过____________受力面积来_____________压强的。(两空均选填“增大”或“减小”)
11.(2022·重庆期中)如图所示,用两拇指同时压铅笔两端,左手指受到铅笔的压力为F1、压强为p1;右手指受到铅笔的压力为F2、压强为p2;则F1______F2,p1______p2。(选填“大于”、“等于”或“小于”)
12.(2022·湖南模拟)周末,小红和爸爸来到浏阳赤马湖的滑雪场,开始他们的滑雪之旅,小红脱下运动鞋换上了滑雪板,这时她对地面的压强会______(选填“增大”、“变小”或“不变”);若小红的体重较轻,她和爸爸在水平雪地上滑行时滑板受到的摩擦力分别为F1和F2,则F1______F2(选填“>”、“<”或“=”)。
13.(2022·河南期末)在抗击新冠肺炎疫情期间,人们需要佩戴口罩。如图所示,用手按压鼻夹(金属条)可使其贴合面部,说明力可以改变物体的______;相同情况下,口罩绳带越细,耳朵勒的越疼,这是因为在压力一定时,受力面积越小,压强越______。
14.长方体木块平放和侧放在水平地面上时,其受力面积之比为3:1,则平放和侧放时,压力之比是_____,对地面的压强之比是_____。
15.一个人站立时对水平地面的压强为1.5×104Pa,它表示的物理意义是________;当他在水平地面上行走时,对地面的压强为________帕。如图所示是“自平衡电动踏板车”,当人站上踏板车后,踏板车对地面的压强将________(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
16.如图,重为30N的物体,被50N的水平压力F1压在竖直墙壁上保持静止,物体与墙壁的接触面积为0.01m2,则墙壁受到的压强是______Pa,物体受到的摩擦力f1为______N;再将其置于水平桌面上,在20N的水平拉力F2作用下做匀速直线运动,当拉力变为40N,则其受到的摩擦力增加______N。
三、作图题
17.(2022·福建模拟)图中物体A静止在斜面上,请作出物体A受到的重力和斜面受到的压力的示意图;
18.(2022·山东模拟)在图中画出挂在竖直墙上小球所受的重G和小球对墙壁的压力F示意图。
四、实验探究题
19.(2022·广西期中)如图所示,在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,小聪将废弃的矿泉瓶装上水后分别放在海绵和砖块上进行实验。
(1)实验时,是通过观察______来比较瓶对海绵的压力作用效果的。
(2)要探究压力的作用效果与受力面积的关系,可以选用______两次实验(只填序号)。
(3)通过分析比较图中C、D、E三次实验。得出受力面积相同时,压力的作用效果与______有关的结论。
(4)同组的小丽认为不能通过A、B两次实验来比较压力作用效果与压力大小的关系,理由是______。
20.(2022·广东期中)小强同学利用小桌,海绵及肥皂“探究影响压力的作用效果的因素”,实验探究过程如图所示。
(1)小强通过观察海绵的______来比较压力的作用效果,这里用的科学方法是______。
(2)分析比较甲、乙两图中的实验现象,可以得到的结论:______。
(3)比较图______和______实验可知,压力一定时,______越小,压力的作用效果越大,这里应用的科学方法是______。
(4)如图丁,小强将肥皂沿竖直方向切成大小不同的两块,发现无论是大块还是小块肥皂对海绵的作用效果与之前一样,他经过分析、论证得到的结论是:压力的作用效果与受力面积无关。你认为小强的方法是:______(选填“正确”或“错误”),理由是:______。
(5)此实验______(选填“能”或“不能”)用硬纸板代替海绵,原因是______。
(6)在物理学中,用______来表示压力的作用效果。
五、计算题
21.在某次活动中,一辆校车与所载学生的总质量为9000kg,在一段平直路面匀速行驶,车轮与地面的接触总面积为0.15m2,此时校车受到的阻力是车重的0.05倍.求此时
(1)校车对地面的压力和压强;
(2)校车发动机提供的水平牵引力.(g=10N/kg)
22.(2022·江苏月考)平底茶杯放在水平桌面上,茶杯质量为300g,茶杯的底面积是25cm2,茶杯内装有200cm3的水(g=10N/kg)。求:
(1)茶杯的重力。
(2)茶杯内水的质量。
(3)装有水的茶杯对桌面的压强。
一、选择题
1.将8个完全相同的正方形物体分两部分叠放在水平地面上,如图甲、乙所示,它们对地面的压强之比p甲:p乙等于( )
A. 5:3B. 5:2C. 10:9D. 3:2
2.一密度为ρ的钢制轴承,由粗细不同的两部分圆柱体构成,粗细圆柱体的高度均为2h,如图甲所示放置时,轴承对水平面的压强为3ρgh,图乙所示放置时,轴承对水平面的压强为( )
A. 4ρghB. 5ρghC. 6ρghD. 8ρgh
3.(2022·重庆期中)如图所示是放在水平地面上的两个实心长方体A、B,已知体积VA
A. A的密度一定小于B的密度B. A的密度可能等于B的密度
C. A的质量一定大于B的质量D. A的质量可能等于B的质量
4.(2022·山东·单元测试)如图所示,两个质量相等的实心均匀正方体A、B静止放置在水平地面上,A的边长小于B的边长。下列说法正确的是( )
A. A、B对水平地面的压强pA
5.高度、材料相同的实心长方体A和B放在水平桌面上,它们的大小如图所示。它们对桌面的压力分别为FA、FB,压强分别为pA、pB.关于它们的大小关系,正确的是( )
A. FA
C. FA>FB pA>pBD. FA>FB pA
A. F、p不变,f变大B. F、f不变,p变小
C. F变小,p、f变大D. F、f不变,p变大
7.(2022·江苏月考)如图所示,放在水平地面上的立方体、长方体和圆柱体都是由铁制成的实心物体,其高度从左到右逐步增大,对地面的压强分别为P1、P2和P3,则下列关系正确的是( )
A. P1=P2=P3B. P1>P2>P3
C. P1
A. p甲
F乙 F乙 故选:A。
C. p甲>p乙,F甲
二、填空题
9.如图,物体与墙的接触面积为0.2m2,某人用200N的力将重为300N的物体压在墙上处于静止状态,则物体对墙的压力为______N,物体对墙的压强为______Pa,物体受到墙对它的摩擦力为______N。
10.(2022·湖北期中)如图,质地均匀的长方体重7N,放在水平桌面上,它与桌面的接触面积为0.01 m2,则它对桌面的压强为________Pa;竖直切除该物体右边的阴影部分,剩余部分对桌面的压强会_______(填“变小”“不变”或“变大”).
11.如图所示,边长为0.1m的正方体金属块恰有一半放在面积为1m2的水平桌面上,金属块的密度为5×103kg/m3,当金属块对桌面的压强为4×103Pa时,金属块对桌面的压力是____N,弹簧测力计的示数为____N。
12.如图所示,有两组同样的砖,A组一块,B组两块。每块砖平放时的长:宽:高为4:2:1。A组砖对地面的压力和压强分别为FA和pA,B组砖对地面的压力和压强分别为FB和pB;则FA FB,pA pB(均填“>”“=”或“<”)。
13.如图甲所示的长方体,底面积为1m2,放在水平桌面上,重力为7.8×104N,它对桌面的压力是______N,若沿如图乙所示的虚线去掉一半,其余部分不动,这时它对桌面的压强是______Pa。
14.如图,实心正方体A、B的材质与表面粗糙程度相同,且mA:mB=1:8,A、B叠放于水平地面,在水平推力F的作用下一起向右匀速直线运动,甲、乙两种情况对地面的压强p甲:p乙=______,水平推力F甲:F乙=______。
15.如图(a)所示,同种材料制成的甲、乙两个正立方体,放在水平桌面上,甲、乙两物体对桌面的压强分别为40Pa和20Pa,则对桌面压力较大的为______(选填“甲”或“乙”),如果把乙放在的甲上面,如图(b)所示,则乙对甲的压强大小为______帕,甲对桌面的压强大小为______帕。
三、作图题
16.如图所示,重5N的物块(O点为重心)静止在斜面上,请作出物块受到的重力G和它对斜面的压力F的示意图。
四、实验探究题
17.(2022·广东期中)为了探究“压力的作用效果与受力面积和压力的大小是否有关”,小刚找了这些器材:规格相同的两块海绵和相同的三本字典,设计了下面的实验:
如图所示,图(a)海绵平放在桌面上;图(b)海绵上平放一本字典;图(c)海绵上叠放两本字典;图(d)海绵上立放一本字典;图(e)一本字典平放在桌面上。
(1)实验中,小刚是根据______来比较压力的作用效果;下列研究事例中,也采用这种研究方法的是______。
A.敲动音叉所引起的乒乓球的弹开来说明一切发声体都在振动
B.牛顿对大量的实验事实进行深入研究,总结出牛顿第一定律
C.在研究滑动摩擦力与压力大小的关系时,控制接触面积的粗糙程度相同
(2)通过实验图(b)、(c),可以得出结论:______。
(3)通过观察比较图______后得出:在压力一定时、受力面积越小,压力的作用效果越明显;
(4)设图(b)中字典对海绵的压强是pb,图(e)中字典对桌面的压强是pa,则pb______(选填”>”“<”或”=”)pa。
(5)小明同学想测量物理课本水平放在桌面上时产生的压强,请你帮小明完成步骤:
①用测力计直接测出物理课本的重力G;
②用刻度尺分别测出物理课本的长a和宽b;
③则物理课本平放在水平桌面上时,产生的压强p=______。(用已知字母G、a和b表示)
五、计算题
18.人工智能逐渐融入我们的生活。如图所示,某餐厅的送餐机器人的质量为40kg,它与地面的接触面积为0.01m2。(g=10N/kg)
(1)求送餐机器人的重力;
(2)送餐机器人的外壳是由玻璃钢材料制作的。有一小块玻璃钢材料的质量为90g,体积为50cm3,求该材料的密度;
(3)若送餐机器人托着3kg的物体,求此时机器人对水平地面的压强。
19.(2022·辽宁期末)如图所示,物体A重30N,B重15N,物体A的底面积为10cm2,物体B的底面积为5cm2.
(1)则A对B的压强是多少?
(2)B对桌面的压强是多少?
20.某河面结成一定厚度的冰层后,冰面能承受的最大压强为4.5×104Pa。一个人的质量为50kg,他每只脚与冰面的接触面积为125 cm2,(g=10N/kg) 。请根据要求回答下列问题:
(1)列式计算分析他能否步行通过冰面?
(2)如果质量为60kg的人,每只脚与冰面的接触面积为160 cm2,最多可以负重多少步行通过冰面?
课时9.1 压强(解析版)
一、选择题
1.(2022·天津模拟)用120N的水平力把重30N的长方体木块紧压在竖直的墙壁上,如图所示。这时木块对墙壁的压力为( )
A. 30NB. 90NC. 120ND. 150N
【答案】C
【解析】
用120N的水平力把重30N的木块紧压在竖直墙壁上,此时,木块处于平衡状态,受到水平方向和竖直方向的两对平衡力的作用。
竖直方向的平衡力是地球对木块的吸引力和向上的摩擦力;
水平方向上的平衡力是对木块的压力和墙壁对木块的支撑力;
根据二力平衡的条件可以判断墙壁受到的压力为120N;
故ABD错误,C正确。
故选C。
本题考查了学生对二力平衡条件的掌握和应用;首先,我们可以判断物体是否受力平衡;其次,可根据一个力的大小、方向,确定另一个力的大小和方向。
解答此题的关键是对木块进行正确的受力分析,找准平衡力,然后根据二力平衡的条件即可得出答案。
2.有些公共汽车上配备逃生锤,遇到紧急情况时,乘客可以用逃生锤打破车窗玻璃逃生。为了更容易打破玻璃,逃生锤外形应选择图中的( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】打破玻璃是为了增大压强,增大压强的方法:在压力一定时,减小受力面积;在受力面积一定时,增大压力;
在压力一定时,减小逃生锤和玻璃的受力面积,可以增大逃生锤对玻璃的压强,以便打破玻璃顺利逃生。
故选A。
本题考查了增大压强的方法及其应用,体现了物理知识的实用性,理解压强公式便可找到增大压强的方法。增大压强的方法:在压力一定时,减小受力面积;在受力面积一定时,增大压力。
3.(2022·四川模拟)如图所示的五个实例中,为了增大压强的是( )
A. 坦克装有宽大的履带 B. 书包背带做得较宽
C. 斧刃磨得锋利 D. 在铁轨下面铺枕木
【答案】C
【解析】
本题考查了增大和减小压强的方法,属于基础题目。
A.坦克装有宽大的履带,是在压力一定时,增大受力面积来减小汽车对地面的压强,故A不符合题意;
B.书包背带很宽,是在压力一定时,增大书包和肩膀的受力面积来减小书包对肩膀的压强,使肩膀感到舒服,故B不符合题意;
C.刃磨得很锋利,在压力一定时,减小受力面积来增大压强的,故C符合题意;
D.铁轨下铺枕木,是在压力一定时,增大铁轨和路基的受力面积来减小铁轨对路基的压强,保护路基,故D不符合题意。
故选C。
4.如图所示,在“探究影响压力作用效果的因素”的实验中,下列说法正确的是( )
①甲、乙两次实验中,小桌对海绵压力的大小相等
②甲图中小桌对海绵压力作用的效果比乙图中的明显
③甲、乙两次实验,说明压力作用的效果跟压力的大小有关
④为了完成整个实验,可以将乙图中的砝码取下来,并将看到的实验现象和甲图中的对比
A. ①②B. ①②④C. ①③④D. ②③④
【答案】A
【解析】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。
①实验中,物体对受压面的压力等于物体的重力,故甲、乙两次实验中,小桌对海绵压力的大小相等,①正确;
②根据转换法,甲中海绵的凹陷程度大,甲图中小桌对海绵压力作用的效果比乙图中的明显,②正确;
③甲、乙两次实验,受力面积不同而压力相同,故说明压力作用的效果跟受力面积的大小有关,③错误;
④为了完成整个实验,还要研究压力作用效果与压力大小有关,要控制受力面积相同,故可以将乙图中的砝码取下来,并将看到的实验现象和乙图中的对比,④错误;
故BCD错误,A正确。
故选A。
5.如图所示平放在水平地面上的砖,沿竖直方向(见图中虚线)截去三分之一,则剩下的半块砖与原来整块砖相比( )
A. 对地面的压强不变B. 对地面的压力不变
C. 砖的密度减小一半D. 砖受到地面的支持力不变
【答案】A
【解析】此题主要考查学生对压强大小比较、密度及其特性的理解和掌握。根据压强公式和密度的特性可直接进行判断。
沿竖直方向(见图中虚线)截去三分之一,
即其对地面的压力和受力面积均减小了三分之一,变为原来的三分之二,砖受到地面的支持力和砖对地面的压力大小相等,故B、D错误,
根据压强公式P=FS=23F23S=FS可知,
所以剩下的砖与原来整块砖相比对地面的压强不变,所以选项A正确;
而密度是物质本身的一种属性,砖这种物质没变,其密度就不会改变,所以选项C错误。
故选A。
6.下列说法正确的是( )
A. 在压力一定的情况下,物体的受力面积越大,产生的压强就越大
B. 在物体受力面积一定的情况下,物体受到的压力越大,压强就越大
C. 压强一定时,物体的受力面积越大压力就越小
D. 要减小压强可以在增大压力的同时减小物体的受力面积
【答案】B
【解析】
A.在压力一定的情况下,物体的受力面积越大,产生的压强就越小,故A错误;
B.在物体受力面积一定的情况下,物体受到的压力越大,压强就越大,故B正确;
C.压强一定时,物体的受力面积越大,压力应该也越大,故C错误;
D.要减小压强可以在增大受力面积的同时减小压力,故D错误。
故选B。
7.(2022·内蒙古模拟)图水平雪地上,穿着雪橇的芳芳总质量为70kg,没有陷入雪地;而穿着运动鞋的小明总质量为50kg,却深陷雪地。下列说法正确的是( )
A. 芳芳对雪地的压力比小明的小
B. 芳芳对雪地的压力和小明的一样
C. 芳芳对雪地单位面积的压力比小明的小
D. 受力面积和压力都不等,无法比较谁对雪地的压强大
【答案】C
【解析】解:(1)由于m芳芳总=70kg,m小明总=50kg,根据G=mg可知:G芳芳总>G小明总,
∵在水平雪地上,压力等于重力,∴F芳芳总>F小明总;故AB错误;
(2)如图,芳芳没有陷入雪地,说明芳芳对雪地的压力的作用效果不明显,则芳芳对雪地单位面积的压力比小明的小,故C正确,D错误。
故选:C。
(1)水平雪地上,压力等于重力,比较重力大小即可判断压力关系;
(2)压力的作用效果跟压力大小和受力面积大小有关。在压力一定时,受力面积越大,压力作用效果越不明显;在受力面积一定时,压力越小,压力作用效果越不明显。
掌握压力作用效果的影响因素,利用控制变量法和转换法探究影响压力作用效果的因素。
8.一普通中学生双脚站立在水平地面上,他对水平地面的压力和压强最接近于( )
A. 50N 103PaB. 50N 105PaC. 500N 104PaD. 500N 106Pa
【答案】C
【解析】解:
一个普通中学生的质量约为50kg,双脚与地面的接触面积约为500cm2=0.05m2,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,他对水平地面的压力:
F=G=mg=50kg×10N/kg=500N,故AB错误;
他对水平地面的压强:
p=FS=500N0.05m2=104Pa,故C正确、D错误。
故选:C。
先估测一个普通中学生的质量和双脚与地面的接触面积,根据F=G=mg求出其重力即为对水平地面的压力,根据p=FS求出对水平地面的压强。
本题考查了压力和压强的估测,正确的估算普通中学生的重力和双脚与地面的接触面积是关键。
9.(2022·广东·单元测试)水平面上的甲、乙两物体,重力之比为2:1,受力面积之比为3:4,则它们对地面的压强之比为( )
A. 3:2B. 8:3C. 2:3D. 1:2
【答案】B
【解析】本题考查了压强之比的计算,关键是知道水平面上物体的压力和自身的重力相等。
水平面上物体的压力和自身的重力相等,知道重力之比和受力面积之比,根据p=FS求出对地面的压强之比。
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,且G甲:G乙=2:1,S甲:S乙=3:4,
所以,它们对地面的压强之比:
p甲p乙=F甲S甲F乙S乙=G甲S甲G乙S乙=G甲G乙×S乙S甲=21×43=83。
故选B。
二、填空题
10.推土机的推土铲刃、篆刻刀的刀口做得很锋利,破窗锤的敲击端做成锥状,这些都是通过____________受力面积来_____________压强的。(两空均选填“增大”或“减小”)
【答案】减小;增大
【解析】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。
增大压强的方法:在受力面积一定时,增大压力;在压力一定时,减小受力面积。
推土机的推土铲刃、篆刻刀的刀口做得很锋利,破窗锤的敲击端做成锥状,都是通过减小受力面积来增大压强的。
故答案为:减小;增大。
11.(2022·重庆期中)如图所示,用两拇指同时压铅笔两端,左手指受到铅笔的压力为F1、压强为p1;右手指受到铅笔的压力为F2、压强为p2;则F1______F2,p1______p2。(选填“大于”、“等于”或“小于”)
【答案】等于;大于
【解析】解:两拇指同时压同一个物体---铅笔两端,两手指施加的力的是相同的,根据物体间力的作用是相互的,两手指受到的压力F1和F2就是相等的;
由图可知,左边手指的受力面积比较小,根据p=FS可知,左边手指受到的压强比较大,即p1>p2。
故答案为:等于;大于。
两拇指同时压铅笔两端,手指受到的压力就是相等的,分析受力面积的大小关系,根据p=FS比较压强的大小关系。
解答此题的关键是要知道两手指受到的压力是相同的,然后再根据压强的计算公式来判断。
12.(2022·湖南模拟)周末,小红和爸爸来到浏阳赤马湖的滑雪场,开始他们的滑雪之旅,小红脱下运动鞋换上了滑雪板,这时她对地面的压强会______(选填“增大”、“变小”或“不变”);若小红的体重较轻,她和爸爸在水平雪地上滑行时滑板受到的摩擦力分别为F1和F2,则F1______F2(选填“>”、“<”或“=”)。
【答案】变小 <
【解析】解:(1)由于人对水平地面的压力等于人与鞋子的总重,当小红脱下运动鞋换上了滑雪鞋,压力基本上不变,而受力面积增大了,根据p=FS可知,她对地面的压强变小了。
(2)小红和爸爸在水平雪地上滑行时,对雪地的压力与各自的重力相等,由于小红的体重较轻,则小红对雪地的压力较小,而接触面的粗糙程度相同,压力越小,摩擦力越小,所以F1
(1)脱下运动鞋换上了滑雪鞋,增大了受力面积,根据p=FS可比较压强的变化。
(2)滑动摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度有关,根据题意可知,她和爸爸在水平雪地上滑行时,接触面的粗糙程度不变,压力越大,摩擦力越大,据此作出判断。
本题考查了压强大小的比较和影响滑动摩擦力大小的因素,关键是分析解答时注意利用控制变量法。
13.(2022·河南期末)在抗击新冠肺炎疫情期间,人们需要佩戴口罩。如图所示,用手按压鼻夹(金属条)可使其贴合面部,说明力可以改变物体的______;相同情况下,口罩绳带越细,耳朵勒的越疼,这是因为在压力一定时,受力面积越小,压强越______。
【答案】形状 大
【解析】解:
(1)用手按压鼻夹(金属条)可使其贴合面部,金属条的形状发生了变化,这说明力可以改变物体的形状;
(2)相同情况下,口罩绳带越细,耳朵勒的越疼,这是因为在压力一定时,口罩绳带越细受力面积越小,压强越大。
故答案为:形状;大。
(1)力的作用效果有两个:改变物体的形状和改变物体的运动状态;
(2)增大压强的方法:在压力一定时,减小受力面积;在受力面积一定时,增大压力。
本题考查了力的作用效果和增大压强的方法,属于基础知识,熟记即可。
14.长方体木块平放和侧放在水平地面上时,其受力面积之比为3:1,则平放和侧放时,压力之比是_____,对地面的压强之比是_____。
【答案】1:1;1:3
【解析】
本题考查了压力和压强的计算,关键是知道水平面上物体的压力和自身的重力相等,是一道较为简单的应用题。木块平放和侧放时对水平地面的压力和自身的重力相等,重力不变,压力不变;根据压强公式求出两者对地面的压强之比;
∵木块平放和侧放时,对水平地面的压力和自身的重力相等,
∴木块的重力G不变时,压力F不变,即两种情况下对地面的压力之比为1:1;
∵P=FS,且S平:S侧=3:1,
∴P平P侧=FS平FS侧=GS平GS侧=S侧S平=13。
故答案为:1:1;1:3。
15.一个人站立时对水平地面的压强为1.5×104Pa,它表示的物理意义是________;当他在水平地面上行走时,对地面的压强为________帕。如图所示是“自平衡电动踏板车”,当人站上踏板车后,踏板车对地面的压强将________(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
【答案】每平方米地面所受的压力为1.5×104N;3×104;变大
【解析】
本题主要考查压强的物理意义,是同时会根据压强公式增大或减小压强是解决该题的关键。
(1)压强是反映压力作用效果的物理量,1Pa表示面积为1m2的表面上所受到的压力是1N;
压强的计算公式是p=FS,故据公式分析判断人在行走和站立时的压强变化和当人站上踏板车后,踏板车对地面的压强的变化。
压力与受力面积之比叫做压强,数值上等于物体在单位面积上受到的压力,一个人站立在水平地面上的压强为1.5×104帕,每平方米的地面所受的压力为1.5×104N;
(2)人在水平地面上行走时两只脚交替接触地面,此时地面的受力面积是水平站立时的一半,根据压强计算公式:p=FS知,当受力面积为原来的一半时,因对地面的压强变为原来的二倍,即3×104Pa;
(3)当人站上踏板车后对地面的压力等于人的重力和踏板车的重力和,对地面的压力增大,根据压强计算公式:p=FS知,踏板车对地面的压强增大。
故答案为:每平方米地面所受的压力为1.5×104N;3×104;变大。
16.如图,重为30N的物体,被50N的水平压力F1压在竖直墙壁上保持静止,物体与墙壁的接触面积为0.01m2,则墙壁受到的压强是______Pa,物体受到的摩擦力f1为______N;再将其置于水平桌面上,在20N的水平拉力F2作用下做匀速直线运动,当拉力变为40N,则其受到的摩擦力增加______N。
【答案】5000;30;0
【解析】本题考查了压强的计算和二力平衡条件、影响滑动摩擦力大小因素的应用,要注意固体可以大小和方向不变的传递压力。
(1)因固体可以大小不变的传递压力,
所以,墙壁受到物体的压力F1=50N,
墙壁受到的压强:p=F1S=50N0.01m2=5000Pa;
(2)因物体被压在竖直墙壁上保持静止(处于平衡状态),竖直方向受到的重力和摩擦力是一对平衡力,
所以,物体受到的摩擦力f1=G=30N;
(3)物体在水平面上做匀速直线运动时处于平衡状态,受到的摩擦力和拉力是一对平衡力,
所以,此时物体受到的摩擦力f2=F2=20N,
当拉力变为40N时,因接触面的粗糙程度和压力均不变,
所以,物体受到的摩擦力不变,仍然是20N,则物体受到的摩擦力增加0N。
故答案为:5000;30;0。
三、作图题
17.(2022·福建模拟)图中物体A静止在斜面上,请作出物体A受到的重力和斜面受到的压力的示意图;
【答案】
解:
过物体重心画带箭头的线段,方向竖直向下,符号为G;
在斜面上选取物体与接触面的中点为压力的作用点,过压力作用点画垂直于斜面、带箭头的线段,符号为F;如图所示:
【解析】重力是物体受到的力,因此根据规则物体的重心在物体的几何中心,重力的方向总是竖直向下的,过物体的重心表示出重力的方向即可;
压力是接触面受到的力,因此压力的作用点在接触面上,即物体与接触面的中点;然后根据压力的方向垂直于受力面,并过压力作用点表示出压力的方向即可。
本题的关键是确定压力和重力的作用点和方向,并会用力的图示表示力的三要素。注意物体对斜面的压力要小于物体所受重力。
18.(2022·山东模拟)在图中画出挂在竖直墙上小球所受的重G和小球对墙壁的压力F示意图。
【答案】
解:重力的方向竖直向下,作用点在小球的重心,由重心作竖直向下的有向线段,即为小球重力G;
压力的作用点是球与墙壁的接触点,过作用点作垂直于墙壁,并指向墙里面的有向线段,即为压力F示意图。如图所示:
【解析】重力的方向竖直向下,作用点在物体的重心上;压力是垂直作用在物体表面的力。据此画图。
本题考查力的示意图的作图,关键是确定压力的作用点和方向。
四、实验探究题
19.(2022·广西期中)如图所示,在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,小聪将废弃的矿泉瓶装上水后分别放在海绵和砖块上进行实验。
(1)实验时,是通过观察______来比较瓶对海绵的压力作用效果的。
(2)要探究压力的作用效果与受力面积的关系,可以选用______两次实验(只填序号)。
(3)通过分析比较图中C、D、E三次实验。得出受力面积相同时,压力的作用效果与______有关的结论。
(4)同组的小丽认为不能通过A、B两次实验来比较压力作用效果与压力大小的关系,理由是______。
【答案】(1)海绵的凹陷程度;(2)B、C;(3)压力大小;(4)受压面材料不同。
【解析】解:(1)实验时,是通过观察海绵的凹陷程度比较压力作用效果。
(2)根据控制变量法,要探究压力的作用效果与受力面积的关系,要控制压力大小相同,只改变受力面积大小,可以选用BC两次实验;
(3)图中C、D、E三次实验,受力面积相同,C中压力最大,作用效果最明显,故可得出,在受力面积一定时,压力越小,压力的作用效果越不明显;
(4)不能通过A、B两次实验来比较压力作用效果与压力大小的关系,理由是受压面材料不同。
故答案为:(1)海绵的凹陷程度;(2)B、C;(3)压力大小;(4)受压面材料不同。
(1)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;
(2)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)分析图中相同的量和不同的量,分析得出压力作用效果与变化量的关系;
(4)根据受压面的凹陷程度来比较压力作用效果,受压面的材料相同,且形变明显。
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。
20.(2022·广东期中)小强同学利用小桌,海绵及肥皂“探究影响压力的作用效果的因素”,实验探究过程如图所示。
(1)小强通过观察海绵的______来比较压力的作用效果,这里用的科学方法是______。
(2)分析比较甲、乙两图中的实验现象,可以得到的结论:______。
(3)比较图______和______实验可知,压力一定时,______越小,压力的作用效果越大,这里应用的科学方法是______。
(4)如图丁,小强将肥皂沿竖直方向切成大小不同的两块,发现无论是大块还是小块肥皂对海绵的作用效果与之前一样,他经过分析、论证得到的结论是:压力的作用效果与受力面积无关。你认为小强的方法是:______(选填“正确”或“错误”),理由是:______。
(5)此实验______(选填“能”或“不能”)用硬纸板代替海绵,原因是______。
(6)在物理学中,用______来表示压力的作用效果。
【答案】(1)凹陷程度;转换法;(2)受力面积相同时,压力越大,压力作用效果越明显;(3)乙;丙;受力面积;控制变量法;(4)错误;没有控制压力保持不变;(5)不能;硬纸板的形变不明显;(6)压强。
【解析】解:(1)通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果,海绵凹陷程度大,压力作用效果越明显;通过海绵的凹陷程度反映作用效果,是转换法;
(2)甲、乙两图,受力面积大小相同,压力越大,海绵的凹陷程度越大,压力作用效果越明显,所以可得当受力面积相同时,压力越大,压力作用效果越明显;
(3)图乙和图丙,压力大小相同,受力面积不同,海绵的凹陷程度不同,压力作用效果不同,可得在压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;用到了控制变量法;
(4)小强将肥皂沿竖直方向切成大小不同的两块,压力变化,受力面积同时也发生变化,得出压力作用效果跟受力面积的关系,这个实验没有控制压力大小不同,就探究压力作用效果跟受力面积的关系是错误的;
(5)用硬纸板代替海绵,由于硬纸板的形变不明显,不容易探究压力的作用效果;
(6)在物理学中,表示压力的作用效果的物理量是压强。
故答案为:(1)凹陷程度;转换法;(2)受力面积相同时,压力越大,压力作用效果越明显;(3)乙;丙;受力面积;控制变量法;(4)错误;没有控制压力保持不变;(5)不能;硬纸板的形变不明显;(6)压强。
(1)压力作用效果用物体形变大小来反映,用到的是转换法;
(2)分析甲乙,得出压力作用效果与压力大小的关系;
(3)分析比较压力相同受力面积的不同的图示;探究压力作用效果与受力面积的关系,需使压力大小相同,受力面积不同,用控制变量法;
(4)一个物理量受多个因素的影响,探究该物理量跟其中一个因素的关系时,必须控制其它因素不变;
(5)实验中,应用转换法来反映压力的作用效果,所以作用效果应明显;
(6)压强表示压力的作用效果。
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。
五、计算题
21.在某次活动中,一辆校车与所载学生的总质量为9000kg,在一段平直路面匀速行驶,车轮与地面的接触总面积为0.15m2,此时校车受到的阻力是车重的0.05倍.求此时
(1)校车对地面的压力和压强;
(2)校车发动机提供的水平牵引力.(g=10N/kg)
【答案】
解:(1)因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以校车对地面的压力:
F=G=mg=9000kg×10N/kg=9×104N,
校车对地面的压强:
p=FS=9×104N0.15m2=6×105Pa;
(2)因校车在一段平直路面匀速行驶时处于平衡状态,发动机提供的水平牵引力和受到的阻力是一对平衡力,
所以,校车发动机提供的水平牵引力:
F牵引=f=0.05G=0.05×9×104N=4500N.
答:(1)校车对地面的压力为9×104N,压强为6×105Pa;
(2)校车发动机提供的水平牵引力为4500N.
【解析】(1)根据G=mg求出校车的总重力即为校车对地面的压力,根据F=G=mg求出其大小,又知道车轮与地面的接触总面积,根据p=FS求出校车对地面的压强;
(2)校车在一段平直路面匀速行驶时处于平衡状态,发动机提供的水平牵引力和受到的阻力是一对平衡力,二力大小相等,根据F=f=0.05G求出其大小.
本题考查了重力公式和压强公式以及二力平衡体积的应用,关键是知道水平面上物体的压力和自身的重力相等.
22.(2022·江苏月考)平底茶杯放在水平桌面上,茶杯质量为300g,茶杯的底面积是25cm2,茶杯内装有200cm3的水(g=10N/kg)。求:
(1)茶杯的重力。
(2)茶杯内水的质量。
(3)装有水的茶杯对桌面的压强。
【答案】解:
(1)茶杯的重力:G杯=mg=0.3kg×l0N/kg=3N;
(2)由ρ=mV可得,茶杯内水的质量:m水=ρV=1.0g/cm3×200cm3=200g=0.2kg;
(3)茶杯内水的重力:G水=m水g=0.2kg×10N/kg=2N,
茶杯对桌面的压力:F=G水+G杯=2N+3N=5N,
茶杯对桌面的压强:p=FS=5N25×10−4m2=2000Pa。
答:(1)茶杯内水的重力为3N;
(2)茶杯内水的质量为0.2kg;
(3)茶杯对桌面的压强为2000Pa。
【解析】(1)已知茶杯的质量,利用G=mg可求得其重力;
(2)知道水的体积,根据m=ρV求出水的质量;
(3)茶杯对桌面的压力等于茶杯和水的重力之和,根据F=G=mg求出其大小,再根据p=FS求出茶杯对桌面的压强。
本题考查了密度公式和重力公式、压强公式以及二力平衡条件的应用,要注意水平面上物体的压力和自身的重力相等。
一、选择题
1.将8个完全相同的正方形物体分两部分叠放在水平地面上,如图甲、乙所示,它们对地面的压强之比p甲:p乙等于( )
A. 5:3B. 5:2C. 10:9D. 3:2
【答案】C
【解析】解:
设每个正方体的重力为G,底面积为S,甲乙两图中正方体对水平地面的压力等于其总重,
甲图中对地面的压力:F甲=5G,受力面积:S甲=3S;
乙图中对地面的压力:F乙=3G,受力面积:S乙=2S;
根据p=FS可得,它们对地面的压强之比:
p甲:p乙=F甲S甲F乙S乙=F甲S甲×S乙F乙=F甲F乙×S乙S甲=5G3G×2S3S=10:9,故C正确,ABD错误。
故选:C。
本题考查压强公式的运用,关键是明确压力大小和受力面积的大小。
2.一密度为ρ的钢制轴承,由粗细不同的两部分圆柱体构成,粗细圆柱体的高度均为2h,如图甲所示放置时,轴承对水平面的压强为3ρgh,图乙所示放置时,轴承对水平面的压强为( )
A. 4ρghB. 5ρghC. 6ρghD. 8ρgh
【答案】C
【解析】解:设上下部分的横截面积分别为S1和S2,由ρ=mV可得,上下两部分的质量:
m上=ρV上=ρS1×2ℎ,m下=ρV下=ρS2×2ℎ,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,F=G上+G下=m上g+m下g=ρS1×2ℎg+ρS2×2ℎg,
则图甲中轴承对水平面的压强:
p甲=FS2=ρS1×2ℎg+ρS2×2ℎgS2=2ρS1gℎS2+2ρgℎ=3ρgℎ,
解得:S1S2=12,
如乙图所示放置时,物体的质量不变,重力不变,压力不变,
此时对水平地面的压强:
p乙=FS1=F12S2=2FS2=2×3ρgℎ=6ρgℎ。
故选:C。
设上下部分的横截面积分别为S1和S2,根据密度公式表示出上下部分的质量,两者重力之和即为对水平地面的压力,利用压强公式表示出甲图的压强得出两面积之比,倒置以后压力不变,再根据压强公式表示出此时的压强结合图甲的压强即可得出答案。
本题考查了压强的计算,关键是表示出图甲中地面受到的压强得出上下横截面积的比值。
3.(2022·重庆期中)如图所示是放在水平地面上的两个实心长方体A、B,已知体积VA
A. A的密度一定小于B的密度B. A的密度可能等于B的密度
C. A的质量一定大于B的质量D. A的质量可能等于B的质量
【答案】C
【解析】
本题主要考查了压强的公式。物体在水平面上压力等于重力,根据压强公式以及受力面积的关系可以知道压力的关系,进而可得出质量的关系;由质量和体积的关系可得出密度的关系。
本题关键是利用压强和密度公式来进行定性的分析。熟练掌握公式是基础。
物体对水平桌面的压强:p=FS=GS=mgS=ρVgS =ρSℎgS=ρℎg;
∵VA
故选C。
4.(2022·山东·单元测试)如图所示,两个质量相等的实心均匀正方体A、B静止放置在水平地面上,A的边长小于B的边长。下列说法正确的是( )
A. A、B对水平地面的压强pA
【答案】D
【解析】解:A、两个实心均匀正方体A、B静止放置在水平地面上,质量相等,则重力相等,对地面的压力相等,即FA=FB;A的边长小于B的边长,则A的底面积小于B的底面积,即SA
B、若均沿竖直方向截去一半,A、B对地面的压力变为12FA、12FB,受力面积变为12SA、12SB,又FA=FB,SA
C、若均沿水平方向截去一半,A、B对地面的压力变为12FA、12FB,受力面积不变,仍为SA
D、若均沿图中所示虚线截去上面的一半,A、B对地面的压力变为12FA、12FB,受力面积不变,仍为SA
故选:D。
两个质量相等的实心均匀正方体A、B静止放置在水平地面上,对地面的压力等于其重力,利用p=FS通过分析A、B对地面的压力和受力面积的变化,判断对地面的压强大小。
此题考查压强的大小比较,关键是压强公式的应用,同时要知道静止在水平面上的物体对水平面的压力等于其重力。
5.高度、材料相同的实心长方体A和B放在水平桌面上,它们的大小如图所示。它们对桌面的压力分别为FA、FB,压强分别为pA、pB.关于它们的大小关系,正确的是( )
A. FA
C. FA>FB pA>pBD. FA>FB pA
【解析】解:
从图中可以看出,VA>VB,而A和B的材料相同,即密度相同,根据公式G=mg=ρVg可知,GA>GB,
而物体放在水平桌面上,物体对水平桌面的压力等于物体的重力,所以FA>FB。
A和B的密度相同,g是常量,而A和B的高度相同,根据公式p=FS=GS=mgS=ρVgS=ρSℎgS=ρgℎ可知,它们对地面的压强相等,即pA=pB。
故选:B。
物体放在水平桌面上,物体对水平桌面的压力等于物体的重力。首先判断实心长方体A和B的体积关系,然后利用公式G=mg=ρVg判断A和B的重力的关系,再根据F与G之间的关系分析。
A和B的形状规则,它们的高度,材料相同,它们对地面的压强p=FS=GS=mgS=ρVgS=ρSℎgS=ρgℎ,所以可以用公式p=ρgh进行分析,然后进行比较。
本题考查了重力、压力和压强的计算,放在水平面上的物体对水平面的压力等于物体的重力,以及对于形状规则的固体,计算固体对水平桌面的压强,可以利用公式p=ρgh计算。
6.如图甲所示,一块长木板放在水平桌面上。现用一水平力F1,向右缓慢的推木板,使其一部分露出桌面如图乙所示,在推木板的过程中,木板对桌面的压力F、压强p和摩擦力f的变化情况是( )
A. F、p不变,f变大B. F、f不变,p变小
C. F变小,p、f变大D. F、f不变,p变大
【答案】D
【解析】本题考查了压强大小的比较和影响滑动摩擦力大小的因素,关键是会分析向右缓慢地推木板的过程中变化的量和不变的量。
∵水平面上物体的压力和自身的重力相等,
∴向右缓慢地推木板的过程中,木板对桌面的压力F不变,
∵p=FS,且向右缓慢地推木板的过程中受力面积变小,
∴木板对桌面的压强p变大;
∵向右缓慢地推木板的过程中,压力和接触面的粗糙程度不变,
∴摩擦力f不变。
故选D。
7.(2022·江苏月考)如图所示,放在水平地面上的立方体、长方体和圆柱体都是由铁制成的实心物体,其高度从左到右逐步增大,对地面的压强分别为P1、P2和P3,则下列关系正确的是( )
A. P1=P2=P3B. P1>P2>P3
C. P1
【解析】此题考查压强的大小比较,用液体压强公式计算柱形固体的压强大小,可以使计算简洁方便,要求同学们作为一条物理规律,熟练掌握,灵活运用。
对于柱形固体,其压强大小可以用p=FS=GS=mgS=ρVgS=ρSℎgS=ρgℎ。
因为放在水平地面上的立方体、长方体和圆柱体都属于柱形固体,都是由铁制成的实心物体,即密度相同;
且ℎ1<ℎ2<ℎ3,所以,根据p=FS=GS=mgS=ρVgS=ρSℎgS=ρgℎ可知它们对地面的压强关系为:p1
8.(2022·上海期中)如图所示,质量相等的甲、乙两个实心均匀圆柱体放置在水平地面上。现沿水平虚线切去部分后,使甲、乙剩余部分的高度相等,则它们剩余部分对地面压强p甲、p乙和压力F甲、F乙的关系是( )
A. p甲
C. p甲>p乙,F甲
【答案】A
【解析】本题主要考查了有关压强和压力的大小比较,关键能够利用好图示,得出切去部分与剩下部分的比例关系。圆柱体放置地面时,对地面的压力等于物体重力,根据压强公式p= FS 来判断压强大小关系。
由图知,切去后甲切去部分与甲整体的比例大于乙切去部分与乙整体的比例,所以剩余部分占整体的比例甲的小于乙的比例,由于甲、乙两个均匀圆柱体质量相等,所以甲剩余部分的重力小于乙剩余部分的重力;由于甲、乙两个均匀圆柱体放置在水平地面上对地面的压力与重力相等,所以剩余部分对地面压力F甲
二、填空题
9.如图,物体与墙的接触面积为0.2m2,某人用200N的力将重为300N的物体压在墙上处于静止状态,则物体对墙的压力为______N,物体对墙的压强为______Pa,物体受到墙对它的摩擦力为______N。
【答案】200;1000;300
【解析】本题考查压力、压强和摩擦力的计算,难点是知道压力指的是垂直作用在物体表面上的力。
物体对墙的压力等于物体垂直作用在墙上的力;根据公式P=FS可求物体对墙的压强;物体受到墙对它的摩擦力方向向上,大小等于物体的重力。
物体对墙的压力为200N;
物体对墙的压强为P=FS=200N0.2m2=1000Pa;
物体受到墙对它的摩擦力f=G=300N。
故答案为:200;1000;300。
10.(2022·湖北期中)如图,质地均匀的长方体重7N,放在水平桌面上,它与桌面的接触面积为0.01 m2,则它对桌面的压强为________Pa;竖直切除该物体右边的阴影部分,剩余部分对桌面的压强会_______(填“变小”“不变”或“变大”).
【答案】700;变小
【解析】本题主要考查了固体压强的计算及大小分析,解决此题的关键是利用好公式p=FS,将两次压强的大小均与GS比较。
(1)该物体对桌面的压力和自身的重力相等,根据题意求出物体与桌面的接触面积即为受力面积,根据p=FS求出该物体对桌面的压强;
(2)将阴影部分切除,根据p=FS可知剩余部分对桌面的压强变化。
长方体对桌面的压力为:F=G=7N;
长方体对桌面的压强为:p=FS=7N0.01m2=700Pa;
设长方体的底面积为S,与桌面的接触面积为S′,没切除时,长方体对桌面的压强:p=GS′,因为S′GS ①
当竖直切除该物体右边的阴影部分,设剩余部分的重力为kG,则受力面积为kS,物体对桌面的压力F′=kG,
则剩余部分对桌面的压强为:p′=kGkS=GS ②;
由①②可知,剩余部分对桌面的压强会变小。
故答案为:700;变小。
11.如图所示,边长为0.1m的正方体金属块恰有一半放在面积为1m2的水平桌面上,金属块的密度为5×103kg/m3,当金属块对桌面的压强为4×103Pa时,金属块对桌面的压力是____N,弹簧测力计的示数为____N。
【答案】20;30
【解析】解:
(1)金属块产生压强的受力面积:
S=12L2=12×(0.1m)2=5×10−3m2,
由p=FS可得,金属块对桌面的压力:
F压=pS=4×103Pa×5×10−3m2=20N;
(2)由G=mg和ρ=mV可得,金属块的重力:
G=mg=ρVg=ρL3g=5×103kg/m3×(0.1m)3×10N/kg=50N,
因金属块对桌面的压力等于自身的重力减去弹簧测力计的拉力,
所以,弹簧测力计的拉力:
F=G−F压=50N−20N=30N,即弹簧测力计的示数为30N。
故答案为:20;30。
(1)正方体金属块恰有一半放在水平桌面上时,根据S=12L2求出金属块产生压强的受力面积,又知道金属块对桌面的压强,根据F=pS求出金属块对桌面的压力;
(2)根据G=mg=ρVg=ρL3g求出金属块的重力,金属块对桌面的压力等于自身的重力减去弹簧测力计的拉力,据此求出弹簧测力计的拉力即为弹簧测力计的示数。
本题考查了压强公式和密度公式、重力公式的综合应用,知道金属块对桌面的压力等于自身的重力减去弹簧测力计的拉力是关键。
12.如图所示,有两组同样的砖,A组一块,B组两块。每块砖平放时的长:宽:高为4:2:1。A组砖对地面的压力和压强分别为FA和pA,B组砖对地面的压力和压强分别为FB和pB;则FA FB,pA pB(均填“>”“=”或“<”)。
【答案】<;=
【解析】
本题考查比较压力的大小和比较压强的大小。
物体放在水平地面上对地面的压力大小等于重力大小;形状规则的固体(长方体、圆柱体、正方体)对水平地面的压强可以用p=FS=GS=mgS=ρVgS=ρSℎgS=ρgℎ比较压强大小。
有两组同样的砖,A组一块,B组两块。每块砖平放时对地面的压力等于砖的重力大小,因为GA
故答案为:<; =。
13.如图甲所示的长方体,底面积为1m2,放在水平桌面上,重力为7.8×104N,它对桌面的压力是______N,若沿如图乙所示的虚线去掉一半,其余部分不动,这时它对桌面的压强是______Pa。
【答案】7.8×104;7.8×104
【解析】解:因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,甲中长方体对桌面的压力F=G=7.8×104N,
若沿如图乙所示的虚线去掉一半,其余部分不动,
则剩余部分的质量减半,对地面的压力减半,受力面积也减半,
所以,剩余部分对桌面的压强:
p=12F12S=FS=7.8×104N1m2=7.8×104Pa。
故答案为:7.8×104;7.8×104。
长方体对水平桌面的压力和自身的重力相等,若沿如图乙所示的虚线去掉一半,其余部分不动,剩余部分的质量减半,对地面的压力减半,受力面积也减半,根据p=FS求出剩余部分对桌面的压力。
本题考查了压力和压强的计算,关键是知道水平面上物体的压力和自身的重力相等。
14.如图,实心正方体A、B的材质与表面粗糙程度相同,且mA:mB=1:8,A、B叠放于水平地面,在水平推力F的作用下一起向右匀速直线运动,甲、乙两种情况对地面的压强p甲:p乙=______,水平推力F甲:F乙=______。
【答案】4:1;1:1
【解析】解:因实心正方体A、B的材质相同,即密度相同,
所以,由m=ρV=ρL3可得,它们的边长之比:
LALB=3mAρmBρ=3mAmB=318=12,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,甲、乙两种情况对地面的压强之比:
p甲p乙=GA+GBSAGA+GBSB=SBSA=LB2LA2=(LBLA)2=(21)2=41;
因两种情况下整体对地面的压力相同,接触面的粗糙程度相同,
所以,整体受到的滑动摩擦力f相同,
因物体做匀速直线运动时处于平衡状态,受到的推力和滑动摩擦力是一对平衡力,
所以,F甲=F乙=f,即F甲:F乙=1:1。
故答案为:4:1;1:1。
(1)由题意可知,实心正方体A、B的密度相同,根据m=ρV=ρL3求出它们的边长之比,水平面上物体的压力和自身的重力相等,根据p=FS=GS求出甲、乙两种情况对地面的压强之比;
(2)滑动摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关,据此比较两种情况下受到的滑动摩擦力关系,物体做匀速直线运动时处于平衡状态,受到的推力和滑动摩擦力是一对平衡力,二力大小相等,据此进行解答。
本题考查了重力公式和密度公式、压强公式、二力平衡条件以及影响滑动摩擦力大小因素的应用等,涉及到的知识较多,综合性强,有一定的难度。
15.如图(a)所示,同种材料制成的甲、乙两个正立方体,放在水平桌面上,甲、乙两物体对桌面的压强分别为40Pa和20Pa,则对桌面压力较大的为______(选填“甲”或“乙”),如果把乙放在的甲上面,如图(b)所示,则乙对甲的压强大小为______帕,甲对桌面的压强大小为______帕。
【答案】甲;20;45
【解析】解:(1)由图可知,S甲>S乙,且p甲=40Pa,p乙=20Pa,即p甲>p乙,
由F=pS可知,F甲>F乙,即对桌面压力较大的为甲;
(2)因水平面物体的压力和自身的重力相等,
所以,乙对甲的压力和乙对地面的压力均等于乙的重力,
由S甲>S乙可知,乙与甲的接触面积和乙与地面的接触面积均等于乙的底面积(即受力面积相等),
所以,由p=FS可知,乙对甲的压强等于乙对地面的压强,即乙对甲的压强大小为20Pa;
(3)正立方体对水平地面的压强:
p=FS=GS=mgS=ρVgS=ρL3gL2=ρgL,
因p甲=40Pa、p乙=20Pa且同种材料的密度相同可知,L甲=2L乙,
由G=mg=ρVg=ρL3g可知两正方体的重力:G甲=8G乙,
图(b)中,甲对桌面的压力:F=G甲+G乙=G甲+18G甲=98G甲,
此时甲对桌面的压强:p=FS甲=98G甲S甲=98×G甲S甲=98p甲=98×40Pa=45Pa。
故答案为:甲;20;45。
(1)由图可知甲乙两正方体的底面积的大小关系,又已知两者对地面的压强关系,利用p=FS比较两者对桌面的压强关系;
(2)水平面物体的压力和自身的重力相等,分析乙对甲的压力和乙对地面的压力关系、乙对甲产生压强的受力面积和乙对地面产生压强的受力面积关系,根据p=FS比较乙对甲的压强和乙对地面的压强关系,然后得出乙对甲的压强大小;
(3)正立方体对水平地面的压强p=FS=GS=mgS=ρVgS=ρL3gL2=ρgL,根据压强关系得出边长关系,根据G=mg=ρVg=ρL3g得出重力关系,利用p=FS结合甲物体对桌面的压强求出(b)中甲对桌面的压强。
本题考查了压强的计算和压力大小的比较,知道水平面上物体的压力和自身的重力相等以及利用好p=ρgℎ是关键。
三、作图题
16.如图所示,重5N的物块(O点为重心)静止在斜面上,请作出物块受到的重力G和它对斜面的压力F的示意图。
【答案】
解:从过物体的重心作带箭头的线段,方向竖直向下,符号为G,大小为5N;
在斜面上选取物体与接触面的中点为压力的作用点,过压力作用点画垂直于斜面、带箭头的线段,符号为F,如图所示;
【解析】重力是物体受到的力,因此根据规则物体的重心在物体的几何中心,重力的方向总是竖直向下的,过物体的重心表示出重力的方向即可;
压力是接触面受到的力,因此压力的作用点在接触面上,即物体与接触面的中点;然后根据压力的方向垂直于受力面,并过压力作用点表示出压力的方向即可。
此题的关键是确定压力和重力的作用点和方向,并会用力的图示表示力的三要素。注意物体对斜面的压力要小于物体所受重力。
四、实验探究题
17.(2022·广东期中)为了探究“压力的作用效果与受力面积和压力的大小是否有关”,小刚找了这些器材:规格相同的两块海绵和相同的三本字典,设计了下面的实验:
如图所示,图(a)海绵平放在桌面上;图(b)海绵上平放一本字典;图(c)海绵上叠放两本字典;图(d)海绵上立放一本字典;图(e)一本字典平放在桌面上。
(1)实验中,小刚是根据______来比较压力的作用效果;下列研究事例中,也采用这种研究方法的是______。
A.敲动音叉所引起的乒乓球的弹开来说明一切发声体都在振动
B.牛顿对大量的实验事实进行深入研究,总结出牛顿第一定律
C.在研究滑动摩擦力与压力大小的关系时,控制接触面积的粗糙程度相同
(2)通过实验图(b)、(c),可以得出结论:______。
(3)通过观察比较图______后得出:在压力一定时、受力面积越小,压力的作用效果越明显;
(4)设图(b)中字典对海绵的压强是pb,图(e)中字典对桌面的压强是pa,则pb______(选填”>”“<”或”=”)pa。
(5)小明同学想测量物理课本水平放在桌面上时产生的压强,请你帮小明完成步骤:
①用测力计直接测出物理课本的重力G;
②用刻度尺分别测出物理课本的长a和宽b;
③则物理课本平放在水平桌面上时,产生的压强p=______。(用已知字母G、a和b表示)
【答案】(1)海绵的形变程度;A;(2)在受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;(3)b、d;(4)>;(5)Gab。
【解析】解:(1)力可以改变海绵的形状,通过海绵形变程度表示压力作用效果大小。这里采用的研究方法是转换法;
A、用压强计两管中液面的高度差,比较液体内部压强的大小,所用的研究方法是转换法,故A符合题意;
B、牛顿对大量的实验事实进行深入研究,总结出牛顿第一定律,所用的研究方法是实验推理法,故B不符合题意;
C、在研究滑动摩擦力与压力大小的关系时,控制接触面的粗糙程度相同,所用的研究方法是控制变量法,故C不符合题意;
故选A;
(2)分析比较图(b)和(c)的实验现象可知,两图的受力面积大小不变,压力大小不同,海绵的形变程度不同,且压力越大,海绵的形变程度越大,故可得结论:在受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显。
(3)要探究压力的作用效果与受力面积大小的关系,应控制压力大小不变,改变受力面积的大小,由图可知(b)、(d)两图符合。
(4)(b)、(e)两图中,字典的压力相同,b图中字典压在海绵上,受力面积是海绵的面积;e图中字典压在桌面上,受力面积是字典的面积,
因为海绵的面积小于字典的面积,所以图(b)中字典对海绵的压强是pb大于图(e)中字典对桌面的压强是pe。
(5)求出课本的面积。由压强公式求出压强。
求压强:课本与水平桌面的接触面积S=ab,
课本对桌面的压力F=G,
课本对桌面的压强p=FS=Gab。
故答案为:(1)海绵的形变程度;A;(2)在受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;(3)b、d;(4)>;(5)Gab。
(1)压力的作用效果主要表现在物体的形变上,可以通过海绵的形变程度来反映压力作用效果是否明显。这里采用的研究方法是转换法;
(2)影响压力作用效果的因素是压力的大小和受力面积的大小,探究压力的作用效果和压力大小的关系时,就要保证受力面积一定;
(3)要探究压力的作用效果和受力面积的关系时,就要保证压力的大小一定;
(4)比较压强的大小,就是比较压力和受力面积,根据压强计算公式p=FS分析压强的大小;
(5)测物理课本对桌面的压强,需要测出物理课本的重力和面积,根据测力与长度的工具选择实验器材,然后设计合理的实验步骤,根据测量的实验数据求出压强的表达式。
本题考查的是探究压力作用效果跟什么因素有关的实验,会用控制变量法和转换法研究压力作用效果的影响因素,掌握压力作用效果与压力和受力面积有关,通过对实验现象的分析,得出结论。
五、计算题
18.人工智能逐渐融入我们的生活。如图所示,某餐厅的送餐机器人的质量为40kg,它与地面的接触面积为0.01m2。(g=10N/kg)
(1)求送餐机器人的重力;
(2)送餐机器人的外壳是由玻璃钢材料制作的。有一小块玻璃钢材料的质量为90g,体积为50cm3,求该材料的密度;
(3)若送餐机器人托着3kg的物体,求此时机器人对水平地面的压强。
【答案】解:
(1)送餐机器人的重力:
G=mg=40kg×10N/kg=400N;
(2)该材料的密度:
ρ=mV=90g50cm3=1.8g/cm3;
(3)送餐机器人托着3kg的物体,总质量:
m总=3kg+40kg=43kg,
总重力:
G总=m总g=43kg×10N/kg=430N,
此时机器人对水平地面的压力:
F=G总=430N,
此时机器人对水平地面的压强:
p=FS=430N0.01m2=4.3×104Pa。
答:(1)送餐机器人的重力为400N;
(2)该材料的密度为1.8g/cm3;
(3)此时机器人对水平地面的压强为4.3×104Pa。
【解析】(1)利用G=mg求餐机器人的重力;
(2)利用密度公式ρ=mV求材料的密度;
(3)送餐机器人托着3kg的物体时机器人对水平地面的压力等于机器人和物体的总重力,利用p=FS求此时机器人对水平地面的压强。
本题考查了重力公式、密度公式、压强公式的应用,要知道:送餐机器人托着3kg的物体时机器人对水平地面的压力等于机器人和物体的总重力。
19.(2022·辽宁期末)如图所示,物体A重30N,B重15N,物体A的底面积为10cm2,物体B的底面积为5cm2.
(1)则A对B的压强是多少?
(2)B对桌面的压强是多少?
【答案】
解:
(1)∵A对B的压力F=GA=30N,由图可知s=5cm2=5×10−4m2,
∴A对B的压强:p=FAs=GAs=30N5×10−4m2= 6×104Pa
(2)∵B对桌面的压力F′=GA +GB=30N+15N=45N,由图可知s=5cm2=5×10−4m2,
∴B对桌面的压强:p′=F′s=GA+GBs=45N5×10−4m2=9×104Pa
答:(1)A对B的压强是6×104Pa;
(2)B对桌面的压强是9×104Pa.
【解析】(1)知道F=GA和s=5cm2,可以求A对B的压强p,要注意单位统一;
(2)知道F′=GA +GB和s=5cm2,可以求AB对桌面的压强p′,要注意单位统一.
计算固体产生的压强注意:一是在水平桌面上F=G,二是受力面积是哪一个?
20.某河面结成一定厚度的冰层后,冰面能承受的最大压强为4.5×104Pa。一个人的质量为50kg,他每只脚与冰面的接触面积为125 cm2,(g=10N/kg) 。请根据要求回答下列问题:
(1)列式计算分析他能否步行通过冰面?
(2)如果质量为60kg的人,每只脚与冰面的接触面积为160 cm2,最多可以负重多少步行通过冰面?
【答案】
(1)人对冰面的压力F1=G1=m1g=50 kg×10 N/kg=500 N,
人在冰面上步行时的受力面积S1=125 cm2=0.0125 m2,
人步行时对冰面的压强p1=F1S1=500N0.0125m2=4×104Pa<4.5×104Pa,所以,人可以步行通过冰面。
(2)冰面能承受的最大压强为4.5×104 Pa,
则人步行通过冰面时对冰面的最大压力F大=p大S2=4.5×104 Pa×160×10−4 m2=720 N,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以,该人的最大负重G负重=G大−G人=F大−m2g=720 N−60 kg×10 N/kg=120 N。
【解析】【解析】此题考查学生对压强计算类问题的理解与掌握;关键知道在水平面上物体对平面的压力等于物体的重力及人在步行时一只脚着地受力受力面积为一只脚的面积;
(1)人对冰面的压力等于重力F1=G1=m1g,由压强计算式求出人步行时对冰面的压强p1=F1S1,
计算出的压强与冰面能承受的最大压强比较得出人是否通过冰面;
(2)由冰面能承受的最大压强、受力面积,由F大=p大S2可求出对地面的最大压力,因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,该人的最大负重G负重=G大−G人=F大−m2g。
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