第七讲 固体压强
考点一※压力和重力的区别
如图1所示,各物体的大小、形状、材料相同,重都为30N,施加的压力F=60N,垂直于物体表面.其中对支持面压力最大和最小的分别是 ( )
图1
A.甲、乙 B.甲、丙 C.甲、丁 D.丙、丁
考点二※影响压力作用效果的因素
在探究影响压力作用效果的因素时,某同学利用小桌、海绵和砝码等器材进行如图2所示实验.
图2
(1)该同学是通过 来判断压强的大小的.
(2)比较 两图可得到的实验结论是:当受力面积一定时,压力越 ,压力的作用效果越明显.
(3)此实验 (选填“能”或“不能”)用硬纸板代替海绵,原因是 .
(4)此实验中主要运用的科学探究方法有 和 .
(5)对比甲、丁两图,小刚认为压力的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”),并说明理由: .
考点三※增大或减小压强的方法
动物的进化会使它们的身体结构和功能更适应环境,下列用压强知识解释错误的是 ( )
A.啄木鸟的喙又尖又长——减小受力面积,增大压强,有利于撮食
B.狗的犬齿很尖——减小受力面积,增大压强,有利于撕咬食物
C.鳄鱼的身体呈梭形——增大受力面积,减小压强,有利于水中游行
D.骆驼的趾特别宽大——增大受力面积,减小压强,有利于沙漠行走
考点四※压力、压强的判断
一根均匀的长方体细长直棒重1.5N,下底面积为20cm2,将它放在水平桌面上,并有四分之一长度露出桌面外,如图3-甲所示.
图3-甲 图3-乙
(1)直棒对桌面的压强为 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 (选填“变小”、“不变”或“变大”).
(2)放在水平桌面上的木块,用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动,当木块前端离开桌面一部分的过程中,如图3-乙图,木块对桌面的压力将 ,木块对桌面的压强将 .物体所受的摩擦力将 (均选填“变大”、“变小”或“不变”).
少林功夫驰名中外,一武术爱好者在如图4所示的姿势练功的时候,他对水平地面的压力是由于 发生形变而产生的;若他对地面的压强为p,则其中一只脚对地面的压强为 .
图5
如图6某工厂用传送带传送工件,将工件(其重心为O)由图示位置从静止放到水平向右匀速运动的传送带上,则传送带受到的压力F、压强p及工件受到的摩擦力f随时间变化图像正确的是 ( )
图6
考点五※压强的p=的相关计算
A,B两个实心正方体的质量相等,密度之比ρA:ρB=8︰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7所示),则地面受到的压力之比和压强之比分别是 ( )
图7
A.F甲︰F乙=1︰1,p甲︰p乙=1︰2 B.F甲︰F乙=1︰1,p甲︰p乙=1︰4
C.F甲︰F乙=1︰2,p甲︰p乙=2︰1 D.F甲︰F乙=8︰1,p甲︰p乙=1︰8
如图8所示,正方体物块A的质量与正方体物块B的质量之比为3︰1,底面积之比为2︰1,那么物块A对物块B的压强pA与物块B对桌面的压强pB之比pA︰pB= .
图8
将平底薄壁直圆筒状的空杯,放在饮料机的水平杯座上接饮料.杯座受到的压力F随杯中饮料的高度h变化的图象如图9,饮料出口的横截面积S1=0.8cm2,饮料流出的速度v=50cm/s,杯高H=10cm,杯底面积S2=30cm2,g取10N/kgo
(1)装满饮料时,杯底受到饮料的压力为多大?
(2)饮料的密度为多大?
(3)设杯底与杯座的接触面积也为S2,饮料持续流入空杯5s后关闭开关,杯对杯座的压强为多大?
图9
考点六※柱体压强的p=ρgh的相关计算
如图9所示,有三个实心圆柱体甲、乙、丙,放在水平地面上,其中甲、乙高度相同,乙、丙的底面积相同,三者对地面的压强相等,下列判断正确的是 ( )
图9
ρ甲=ρ乙>ρ丙 B.ρ甲=ρ乙=ρ丙 C.m甲=m乙=m丙 D.m甲>m乙=m丙
已知两个实心圆柱体A、B的底面积之比为1:3,高度之比为2:3,构成A、B两个圆柱体物质的密度分别为ρA和ρB,将B放在水平地面上,A叠放在B上面(如图10甲所示),B对地面的压强为p1,若把B叠放在A上面(如图10乙),B对A的压强为p2.若p1:p2=1:2,则ρA:ρB= .
图10
如图10所示是a、b两种物质质量和体积的关系图象.若用质量相等的a、b两种物质分别制成甲、乙两个底面积不同、高度相同的实心圆柱体,将它们放在水平地面上;则甲、乙两圆柱体对水平地面的压强之比为 ( )
图10
A.1:1 B.1:2 C.3:2 D.3:1
实心均匀正方体放在水平地面上,沿水平方向将其截成甲、乙两部分(如图11所示).取下甲并按某种方式自由放在地面上,若甲、乙对地面的压强分别为p甲、p乙.则下列设想无法实现是 ( )
图11
A.截取适当的厚度,p甲>p乙 B.截取适当的体积,p甲<p乙
C.截取任意的质量,p甲>p乙 D.截取任意的厚度,p甲<p乙
基础演练
1.关于物体的重力和物体对支持面的压力的大小关系,下列说法正确的是 ( )
A.压力一定不等于重力 B.压力有可能等于重力
C.物体重力越大,对支持面的压力越大 D.压力和重力的方向都是竖直向下的
2.如图13所示,两手的食指分别用沿水平方向的力顶在削好的铅笔两端,使铅笔保持水平静止,下列说法中正确的是 ( )
图13
A.铅笔对左侧食指的压力较大 B.铅笔对右侧食指的压力较大
C.铅笔对右侧食指的压强较大 D.铅笔对两侧食指的压强大小相等
3.坦克越过水平路面的壕沟时,有一个简便办法:坦克上备有气袋,遇到壕沟把气袋放下去,给气袋充满气,坦克通过壕沟就像走平地一样.设坦克的质量为4×104kg,履带着地的总面积为5m2,当坦克的前一半履带压在气袋上时,坦克对气袋的压强是(坦克前后是对称的,g为10N/kg) ( )
A.4×103Pa B.8×103Pa C.4×104Pa D.8×104Pa
4.(双选)将质量相等的是实心铜、铁、铝正方体放在水平地面上,下列说法正确的是 ( )
A.铜块对地面的压力最大 B.铜块对地面的压强最大
C.它们对地面的压力一样大 D.它们对地面的压强一样大
5. (双选)甲、乙两种物质的密度之比为ρ甲:ρ乙=3:2取这两种物质的质量之比为m甲:m乙=1:2,分别制成高度之比为h甲:h乙=4:1的实心圆柱体,将它们分别竖直立在水平桌面上,下面说法正确是 ( )
A.甲、乙两圆柱体对桌面的压力之比为3:2 B.甲、乙两圆柱体对桌面的压力之比为1:2
C.甲、乙两圆柱体对桌面的压强之比为6:1 D.甲、乙两圆柱体对桌面的压强之比为1:2
6.一块砖长、宽、高之比分别为5:2:1,将此砖分别平放、侧放、竖放在水平地面上,对地面的最大压强与最小压强之比 ( )
A.10:1 B.5:2 C.5:1 D.2:1
7.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14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 ( )
图14
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
8.如图15所示,同种材料制成的实心圆柱体A和B放在水平地面上,高度之比hA:hB=2:1,底面积之比SA:SB=1:2,则它们对地面的压强之比pA:pB= .
图15
9.在水平桌面上放着两个体积相等的圆柱体,它们的高度之比为1:2,密度之比为2:3,则它们所受重力之比为 ,对桌面的压强之比为 .
10.如图16所示,为小明在“探究影响压力作用效果的因素”实验中所选用的器材及在水平桌面上进行的实验过程图示.
图16
(1)在实验中,小明同学是通过观察海绵的 来比较压力作用效果的.
(2)小明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)通过实验小明得出结论:压力作用的效果不仅跟 的大小有关,而且跟 有关.
(4)在物理学中,用 来表示压力的作用效果,本实验的科学探究方法是 .
(5)若将带砝码的小桌分别放在图所示的海绵、木板上,比较图a中海绵受到的压强pa和图b中木板受到的压强pb的大小关系为pa pb(选填“>”、“<”或“=”).
11.实心圆柱体甲和长方体乙分别放置在水平地面上,甲的密度为0.6×103 kg/m3,质量为12kg,底面积为4×10-2 m2;乙的质量为5.4kg,边长分别为0.1m、0.2m、0.3m.(g取10N/kg)
(1)求乙的密度.
(2)求甲直立时对水平地面的压强.
(3)若在甲的上方水平截去一段并叠放在乙的正上方后,甲剩余圆柱体对水平地面的压强恰好等于此时乙对水平地面压强的最小值,求甲截去的高度.
能力进阶
12.甲、乙两个正方实心体,分别由密度ρ1、ρ2的物质组成,将它们放在水平地面上,甲对地面的压强为p1,乙对地面的压强为p2.若把甲放在乙的上面时乙对地面的压强与把乙放在甲上面时甲对地面的压强之比为 ( )
A. B. C. D.
13.如图18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,则下列说法正确的是 ( )
图18
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
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pAC.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=pB
D.若将A叠放在B的正上方,则B对水平地面的压强是原来的二倍
14.甲、乙两种物体的质量和体积的关系图像如图19,若用质量相等的甲、乙两种物质分别制成等高的实心圆柱体A、B,把它们并排竖直放在水平地面上,则两圆柱体A、B对水平地面压强之比是 ( )
图19
A.4∶1 B.8∶1 C.4∶3 D.1∶2
15.如图20所示,均匀长方体甲、乙放在水平地面上,甲、乙的底面积分别为S、S'(S>S'),此时它们对地面的压强相等.现将甲、乙顺时针旋转90°后,甲、乙的底面积分别为S'、S,关于此时甲、乙对地面的压强p甲、p乙和对地面的压强变化△p甲、△p乙的大小关系,下列判断正确的是 ( )
图20
A.p甲<p乙,△p甲>△p乙 B.p甲<p乙,△p甲<△p乙
C.p甲>p乙,△p甲>△p乙 D.p甲>p乙,△p甲<△p乙
16.如图21甲是西南大学校内的一座塑像,其基座结构类似于图乙和丙的模型.若A、B是质量分布均匀的正方体物块,其边长分别是20 cm、30 cm,密度之比ρA∶ρB=3∶1.将A放在水平地面上,B放在A的上面,A对水平地面的压强为5100 Pa(如图乙).求:
(1)图乙中,物块A对地面的压力;
(2)物块A的密度;
(3)若将物块B放在水平地面上,A放在B的上面(如图丙),要使B对地面的压强为2 800 Pa,应将物块B沿竖直方向切去几分之几.
图21
17.如图22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 ( )
图22 A B C D
18.A,B两个实心正方体的质量相等,密度之比ρA:ρB=8︰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23所示),则地面受到的压力之比和压强之比分别是 ( )
图23
A.F甲︰F乙=1︰1,p甲︰p乙=1︰2 B.F甲︰F乙=1︰1,p甲︰p乙=1︰4
C.F甲︰F乙=1︰2,p甲︰p乙=2︰1 D.F甲︰F乙=8︰1,p甲︰p乙=1︰8
19.如图24-1图所示,钢制的圆柱展示台,底面积为S=1dm2,另一个为钢制的圆台零件,上底面积S1=3dm2,下底面积S2=12dm2,把零件分别按图24-2图和图24-3图所示的方式静置在展示台上,两物体的轴在同一直线上,图2中零件对展示台面的压力为F1、压强为P1;图3中零件对展示台面的压力为F2,压强为p2,则F1 F2,p1 p2(选填“>”、“=”或“<”).
图24
巅峰挑战
20.材料相同的两个圆柱体A、B,他们的底面半径为rA、rB,将它们分别放在水平桌面上,B对桌面的压强为p1.将B叠放在A上(如图25所示),A对桌面的压强为p2,已知rA:rB=2:1,p1:p2=1:3,则两圆柱体的高度之比hA:hB为 ( )
图25
A.5:2 B.11:4 C.2:5 D.4:11
21.(双选)圆柱形实心均匀物体A、B高度相同,质量分别为mA、mB,密度分别为ρA、ρB,两物体重叠后放置在水平桌面上,如图26甲和乙所示,图甲中设A对B的压强为p1,B对桌面的压强为p2;图乙中设B对A的压强为p3,A对桌面的压强为p4,则下列比例关系正确的是 ( )
图26
A.p1∶p2=(mAρA)∶[(mA+mB)ρB] B.p1∶p4=mA∶(mA+mB)
C.p2∶p4=(mBρA)∶(mAρB) D.p2∶p3=[mA(mA+mB)ρB]∶(mB2ρA)
22.如图27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= ,A、B的密度之比为ρA︰ρB= .
图27
23.小杨选择了两个高度分别为10cm和6cm,底面积SA︰SB=1︰3的实心均匀的圆柱体A、B进行工艺品搭建,A、B置于水平桌面上,如图28-1所示.他从A的上表面沿水平方向截取高为h的圆柱块,并将截取部分平放在B的中央,则AB对桌面的压强随截取高度h的变化关系如图28-2所示,求:
(1)圆柱体A的密度;
(2)从A截取h=6cm的圆柱块平放在B的中央,B对桌面的压强增加量;
(3)图2中a的值.
图28