第9章 压强综合计算题
一、综合题
1.(2021·四川省遂宁市第二中学校八年级期中)置于水平桌面上的容器,底面积为200cm2,未装水时的质量为0.2kg。容器盛水后水面的高度为15cm,容器对桌面的压强为1.1×103Pa,(已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,忽略容器壁的厚度)。求:
(1)水对杯底的压力?___
(2)杯子中水的质量?___
(3)根据以上的计算结果判断,此容器的形状类似于图中的___图(选“甲”、“乙”或“丙”)。
2.(2021·四川·武外八年级期中)小明家的高压锅锅体直径为24cm,排气孔内径为4mm,小明不慎丢失了锅的限压阀,当他到商店购买时售货员告诉他,生产这个锅的厂家提供的限压阀有两种,孔径相同,质量分别为100g和60g。
(1)请你根据说明书给出的数据,通过计算说明,小明应该买哪一种限压阀。(说明书标有:当大气压为105Pa时,该锅最高温度为120℃。已知 :水的沸点与压强的关系如图所示,取g =10N/kg)
(2)请你说明如果买另一种限压阀,使用时会出现什么问题.
二、计算题
3.(2021·四川·武外八年级期中)置于水平地面上的石柱,高为0.4m,横截面积为0.15m2,密度为2.5×103kg/m3,将它放在面积为1m2的水平桌面上。求:
(1)石柱的重力;
(2)石柱对水平桌面的压强。
4.(2021·四川遂宁·八年级期中)如图所示,放在水平地面上的两个实心长方体A、B,已知A的质量为6kg,A与地面的接触面积为0.04m2;B与A对地面的压强相等,B与地面的接触面积为0.02m2。求:
(1)A对水平地面的压力和压强;
(2)B的重力。
5.(2021·四川·川大附中分校八年级期中)已知履带式拖拉机的质量是6000kg,每条履带与地的接触面的长为2.5m,宽30cm。当在冰面匀速行驶受到的阻力为重力的0.05倍,求:
(1)牵引力大小?
(2)如果河面冰层能承受的最大压强为1.0×105Pa,这台拖拉机能否通过冰面?
6.(2021·四川·成都市金花中学八年级期中)2019年,我国航天事业取得了世界瞩目的又一项成就——“玉兔二号”月球车成功登陆月球背面,图示为科技馆展厅内“玉兔二号”月球车的模型,假设模型月球车用材料的密度为2×103 kg/m3,体积为1.8×10-2m3。求:
(1)模型车的质量;
(2)模型车静止在水平地面上时,它对地面的压力为多少牛?
(3)若车轮与地面的总接触面积为4×10-3m2,则车对地面的压强为多少帕?
7.(2021·四川眉山·八年级期中)电动汽车是正在大力推广的新型交通工具,它具有节能、环保的特点,如图,是一辆停放在水平地面上的电动汽车,质量为1.0×103kg,每个轮胎和地面的接触面积为20cm2,g取10N/kg,求:
(1)车对地面的压力;
(2)车对地面的压强。
8.(2021·四川省绵阳南山中学双语学校八年级期中)按照规定,我国载货车辆的轮胎,对地面的压强应控制在7×105Pa以内。但有些司机,为了降低运营成本,不顾国家利益,肆意超载。有一辆自重为2t的6轮汽车,核准载货量为4t,实际装货8t,如果每个车轮与地面的接触面积为0.02m2。
(1)该车对地面的压力多大?
(2)通过计算说明,该车对地面的压强是否超过规定?(g=10N/kg)
9.(2021·四川成都·八年级期中)小明同学的质量为60kg,他站在水平地面上,每只脚与地面的接触面积为0.025m2,求
(1)小明同学受到的重力是多少?
(2)小明双脚站立时对地面的压强是多少?g取10N/kg
10.(2021·四川广元·八年级期中)有两个实心圆柱体A和B叠放在一起,并且完全接触,放在水平地面上,已知:A、B两圆柱体的高分别为8cm、10cm,A与B的底面积之比为1∶4,A对B的压强是2000Pa,B的密度是3×103kg/m3,求:
(1)圆柱体A的密度;
(2)B对地的压强(g=10N/kg)。
11.(2021·四川广元·八年级期中)一只重2N,底面积为0.02m2的平底薄壁茶壶放在面积为0.8m2的水平桌面中央,茶壶内所盛的水重12N,茶壶高为15cm,茶壶中水深为12cm。求:
(1)茶壶底受到水的压强;
(2)茶壶底受到水的压力;
(3)盛水茶壶对桌面的压强。
12.(2021·四川·川大附中分校八年级期中)如图所示,圆柱体甲和薄壁圆柱形容器乙置于水平地面上。甲的重力为10N,底面积为5×10﹣3m2,乙容器内装水。求:
(1)乙容器内水面下15cm处水的压强p水;
(2)将甲浸没在乙容器的水中后(无水溢出),若乙容器对地面压强的增加量是水对乙容器底部压强增加量的2.5倍,计算甲的密度ρ甲;
(3)将乙容器中的水全部倒出并烘干乙容器内残留的水,再倒入2kg的某种液体,接着将甲慢慢浸入乙容器的液体中。从甲下表面刚好接触液面开始,再竖直向下移动6cm时,甲恰好浸没,无液体溢出,则甲未浸入液体中时,该液体对乙容器底部的压强是多少?
13.(2021·四川乐山·八年级期中)一锥形瓶,重1.2N,底面积为50cm2,杯内盛水,水深8cm,水重3N,放在水平桌面上。(g=10N/kg)求:
(1)水对杯底的压力多大?
(2)杯对桌面的压强多大?
14.(2021·四川·自贡市第二十八中学校八年级期中)如图所示,水平桌面的正中央放着一个圆形鱼缸,重为,其底面积为。鱼缸内转有深的水,水的质量是。请计算:
(1)鱼缸底部受到的水的压强;
(2)鱼缸底部受到的水的压力;
(3)鱼缸对桌面产生的压强。
15.(2021·四川成都·八年级期中)如图所示,水平桌面上放有一薄壁柱形容器,容器的中央放有一个柱形物体,容器与物体的重力之比1∶3,保持物体始终不动,然后向容器里加水,加入水的质量m水和水对容器底的压强p水的关系如表格所示。已知当加入水的质量为4kg时,容器对桌面的压强为5000Pa,容器足够高,整个过程无水溢出。请根据条件求解。
m水/kg 1 2 3 4 5
p水/Pa 1000 2000 2700 3200 3700
(1)容器的底面积;
(2)柱形物体的重力;
(3)要使容器对桌面的压强和水对容器底的压强之比为3∶2,则加入的水的质量应为多少kg?
16.(2021·四川成都·八年级期中)如图所示,薄壁圆柱形容器甲和圆柱体乙置于水平地面上.容器甲足够高、底面积为5×10﹣2m2,盛有质量为5 千克的水.圆柱体乙的重力为160 牛.底面积为8×10﹣2m2.
(1)求容器甲内水的体积V水.
(2)求圆柱体乙对水平地面的压强p乙.
(3)若将一物块A 分别浸没在容器甲的水中、放在圆柱体乙上表面的中央时,水对容器甲底部压强的变化量与圆柱体乙对水平地面压强的变化量相等.求物块A 的密度ρA.
参考答案:
1. 30N 2kg 甲
【解析】
(1)水对容器底部的压强
p1=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1.5×103Pa
水对杯底的压力
F1=p1S=1.5×103Pa×200×10-4m2=30N
(2)杯底对桌面的压力
F2=p2S=1.1×103Pa×200×10-4m2=22N
F2=G杯+G水
杯子的重力
G杯=m杯g=0.2kg×10N/kg=2N
水的重力
G水=F2-G杯=22N-2N=20N
水的质量
(3)假设杯壁是竖直的,即为圆柱体形状,则水的体积
V=Sh=200cm2×15cm=3000cm3
水的质量
m水′=ρV=1g/m3×3000cm3=3000g=3kg>2kg
所以水杯不是圆柱形的,是底大、口小,大致形状是图(甲)。
2.(1)100g;(2)不能达到120℃的后果
【解析】
(1)由图1可知,当锅内温度为120℃时,锅内压强p=1.8×105Pa,此时限压阀受力
F0+G=F"
设安全阀的质量为m,则有
p0S+mg=pS
可得
m==0.1kg=100g
所以,应该买质量为100g的限压阀。
(2)如果买了另一种质量为60g的限压阀,使用时会出现锅内的最高气压值偏小,锅内温度不能达到120℃的后果。
3.(1)1500N;(2)1×104Pa
【解析】
解:
(1)石柱的体积
石柱的质量
石柱的重力
(2)石柱对水平桌面的压力等于石柱的重力:
石柱对水平桌面的压强
答:(1)石柱的重力为1500N;
(2)石柱对地面的压强为1×104Pa。
4.(1)60N,1500Pa;(2)30N
【解析】
解:(1)A对水平地面的压力
A对水平地面的压强
(2)B与A对地面的压强相等,为
根据可知B对地面的压力
故B的重力
答:(1)A对水平地面的压力和压强分别为60N、1500Pa;
(2)B的重力为30N。
5.(1)3000N;(2)1.0×105Pa,这台拖拉机能通过冰面
【解析】
解:(1)由题意可知,拖拉机的重力为
G=mg=6000kg×10N/kg=6×104N
故其受到的阻力为
f=0.05G=0.05×6×104N=3000N
由于拖拉机在冰面匀速行驶,则受到的牵引力与阻力是一对平衡力,所以,牵引力大小为
F牵=f=3000N
(2)由受力分析可知,拖拉机对冰面的压力为
F=G=6×104N
拖拉机与冰面的接触面积为
S=2×2.5m×0.3m=1.5m2
故拖拉机对冰面的压强为
由于4×104Pa<1.0×105Pa,所以拖拉机能通过冰面。
答:(1)牵引力大小为3000N;
(2)如果河面冰层能承受的最大压强为1.0×105Pa,这台拖拉机能通过冰面。
6.(1)36kg;(2)360N;(3)9×104Pa
【解析】
解:(1)模型车的质量
m=ρV=2×103kg/m3×1.8×10-2m3=36kg
(2)模型车静止在水平地面时,对地面的压力
F=G=mg=36kg×10N/kg=360N
(3)车对地面的压强
答:(1)模型车的质量为360kg;
(2)模型车静止在水平地面上时,它对地面的压力为3600N;
(3)车对地面的压强为9×104Pa。
7.(1)1.0×104N;(2)1.25×106Pa
【解析】
解:(1)车对地面的压力
F=G=mg=1.0×103kg×10N/kg=1.0×104N
(2)车对地面的压强
答:(1)车对地面的压力1.0×104N;
(2)车对地面的压强1.25×106Pa。
8.(1);(2)超过规定
【解析】
解:(1)汽车和货物的总重
车对地面的压力
(2)受力面积为
该车对地面的压强
所以该车对地面的压强超过规定
答:(1)该车对地面的压力;
(2)该车对地面的压强超过规定。
9.(1)600N;(2)1.2×104 Pa
【解析】
(1)由于小明同学的质量为60kg,所以,该同学受到的重力是:G=mg=60kg×10N/kg=600N;
(2)由于每只脚与地面的接触面积为0.025m2,
所以,双脚站立时与地面的接触面积是:S=2×0.025m2=0.05m2,
小明同学双脚站立时对地面的压强是:p==1.2×104 Pa
10.(1);(2)3500Pa
【解析】
解:(1)由柱体压强公式
可知圆柱体A的密度
=2.5
(2)设圆柱体A的底面积为SA,那么圆柱体B的底面积SB=4SA,由图及公式p=可求得圆柱体B对地的压强为
=3500Pa
答:(1)圆柱体A的密度是;
(2)B对地的压强是3500Pa。
11.(1)1200Pa;(2)24N;(3)700Pa
【解析】
解:(1)茶壶底受到水的压强
(2)茶壶底受到水的压力
(3)盛水茶壶放在水平桌面上,对桌面的压力等于茶壶和水的总重力,即
盛水茶壶对桌面的压强
答:(1)茶壶底受到水的压强为1200Pa;
(2)茶壶底受到水的压力为24N;
(3)盛水茶壶对桌面的压强为700Pa。
12.(1)1500Pa;(2)2.5×103kg/m3;(3)1000Pa
【解析】
解:(1)由题意可知,乙容器内水面下15cm处水的压强为
p水=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1500Pa
(2)将甲轻轻放入乙容器水中浸没后,无水溢出,由受力分析可知,容器对地面的压力为容器与容器内的物体的重力之和,所以,乙容器对地面压力的增加量为G甲,压强的变化为
由题意可知,物体甲排开水的体积为
故乙容器内水面上升的高度为
乙容器底部压强的增加量为
因乙容器对地面压强的增加量是水对乙容器底部压强增加量的2.5倍,故
解得
ρ甲=2.5ρ水=2.5×1.0×103kg/m3=2.5×103kg/m3
(3)由(2)中分析可知,甲的体积为
甲的高度为
当甲下表面刚好接触液面,再竖直向下移动6cm时,甲恰好浸没,因原来液体的体积加上甲物体的体积等于浸没后的总体积,故有
S乙h液+S甲h甲=(h液+h甲﹣h下降)S乙
解得
因圆柱形容器中液体的压力和自身的重力相等,故甲未浸入时该液体对乙容器底部的压强为
答:(1)乙容器内水面下15cm处水的压强为1500Pa;
(2)甲的密度为2.5×103kg/m3;
(3)甲未浸入时,该液体对乙容器底部的压强是1000Pa。
13.(1)4N;(2)840Pa
【解析】
解:(1)杯内水深
水对杯底的压强
杯的底面积
水对杯底的压力
(2)杯对桌面的压力
杯对桌面的压强
答:(1)水对杯底的压力为4N;
(2)杯对桌面的压强840Pa。
14.(1);(2)300N;(3)2400Pa
【解析】
(1)鱼缸底部受到的水的压强
(2)鱼缸底部受到的水的压力
(3)鱼缸对桌面产生的压强为
答:(1)鱼缸底部受到的水的压强为;
(2)鱼缸底部受到的水的压力为300N;
(3)鱼缸对桌面产生的压强为2400Pa。
15.(1)0.02m2;(2)45N;(3) 4.8kg
【解析】
(1)由表中数据可知,前2次加水时,水对容器底的压强增加量为1000Pa,后两次水对容器底的增加量为500Pa,表面第3次时,水淹没了物体,从第3次到第4次,压强增量
Δp==3200Pa-2700Pa=500Pa
S=0.02m2
(2)容器与物体的重力之比1∶3,物体的重力为G,容器的重力G容=G,当加入水的质量为4kg时,容器对桌面的压强为5000Pa,则
p==5000Pa
G=45N
(3)计算第4次时
p桌∶p水=5000Pa∶3200Pa>3∶2
第5次时
p桌′==5500Pa
此时
p′桌∶p水=5500Pa∶3700Pa<3∶2
可见加水质量应在4kg~5kg之间,设其质量为m
p桌′′=
p水′=3200Pa+
由题意:
×=3200Pa+
m=4.8kg
答:(1)容器的底面积是0.02m2;
(2)柱形物体的重力是45N;
(3)加入的水的质量应为4.8kg。
16.(1)容器甲内水的体积V水是5×10﹣3m3;
(2)圆柱体乙对水平地面的压强p乙是2000Pa;
(3)物块A 的密度ρA是1.6×103kg/m3
【解析】
(1)由ρ=可得,水的体积;
V===5×10﹣3m3;
(2)圆柱体乙置于水平地面上,圆柱体对地面的压力F=G=160N,
圆柱体乙对地面的压强:
p乙===2000Pa;
(3)设物体A的质量为m,由于物块A浸没在容器甲的水中,则水对容器甲底部压强增加量
△p1=ρ水△hg=ρ水g,
由于物块A放在圆柱体乙上表面的中央,则圆柱体乙对地面压强的增加量
△p2===,
已知△p1=△p2,则:
ρ水=,
所以物体A的密度:
ρA===1.6×103kg/m3.
答:(1)容器甲内水的体积V水是5×10﹣3m3;
(2)圆柱体乙对水平地面的压强p乙是2000Pa;
(3)物块A 的密度ρA是1.6×103kg/m3.