第九章 专题训练 压强综合计算
1.消防员趴在淤泥地上,受困者伏在其背部用力即可从淤泥里成功脱离,这与压强的知识有关.图甲模拟受困者双脚站立时的场景,他对水平地面的压强为15000Pa;图乙模拟消防员趴在淤泥地上的场景.当受困者完全伏在消防员背上后,消防员与地面的接触面积为0.5 m2.受困者与消防员的质量分别为60kg和50kg,g取10N/kg.
(1)求受困者所受的重力;
(2)求图甲中受困者双脚与地面的接触面积;
(3)当受困者完全伏在图乙中消防员背上后,求消防员对地面的压强.
2.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0.6×104kg/m3,质量为12kg,底面积为4×10-2m2;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。
3.一平底玻璃杯,重1.2N,底面积为20cm2,杯内盛水,水深5cm,水重0.6N,放在水平桌面上。求:(g=10N/kg)
(1)水对杯底的压力、压强各从多大?
(2)杯对桌面的压力、压强各多大?
4.高压锅的锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅镶嵌旋紧,锅盖与锅之间有橡皮制的密封圈,不会漏气。锅盖中间有一排气孔,上面套着类似砝码的限压阀将排气孔堵住,当加热高压锅(锅内有水、食物),锅内气体压强增加到一定程度时,气体就会把限压阀顶起来,蒸气即可从排气孔排出锅外,这样就不会因为锅内压强过大而造成爆炸,以确保安全,如图所示。已知高压锅的限压阀的质量为43.2g,排气孔的面积为6×10-6m2,求:
(1)限压阀受到的重力?
(2)锅内气体的压强增大多少可将限压阀顶起?
(3)若要将锅内最大压强增大为为2×105Pa,则应该换质量为多少的限压阀?(外界大气压强为1标准大气压,计算时取1×105Pa)
5.在水平桌面上放置一空玻璃杯,它的底面积,它对桌面的压强为。在玻璃杯中装入1kg水后,水对杯底产生的压强为 , ,取10N/kg,杯壁的厚度可忽略。
(1)水的深度。
(2)通过计算确定这个玻璃杯是图中的还是。
(3)装水后玻璃杯对水平桌面的压强。
6.两个相同的薄壁圆柱形容器,一个装有水,另一个装有某种液体,水的质量为5千克。
(1)求水的体积V。
(2)现从两容器中分别抽取相同体积后,水和液体对容器底部的压强关系如下表:
求抽出液体前,液体原来的质量。
液体对底部的压强 抽出前 抽出后
p水 1960帕 980帕
p液 1960帕 1078帕
7.将一未装满水密闭的矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置,如图所示,瓶盖的面积是8 cm2,瓶底的面积是28 cm2,瓶重和厚度忽略不计(g取10 N/kg).求:
(1)倒立放置时瓶盖所受水的压力和压强;
(2)倒立放置时矿泉水瓶对桌面的压强.
8.如图甲是西南大学校内的一座塑像,其基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20cm、30cm,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5100Pa(如图乙);g取10N/kg。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),求B对地面的压强?
9.如图,足够高的薄壁圆柱形容器甲和圆柱体乙置于水平地面上。容器甲底面积为5×10﹣2m2,盛有深度为10cm的水。圆柱体乙的重力为160N,底面积为8×10﹣2m2。
(1)求容器甲底部受到水的压强;
(2)求圆柱体乙对水平地面的压强;
(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。
10.如图所示小明选择了两个高度分别为和的实心均匀的圆柱体、、置于水平桌面上,对桌面的压强分别为和,底面积他从的上表面沿水平方向截取高为的圆柱体,并将截取部分平放在的
中央。求:(取)
(1)圆柱体的密度;
(2)从截取的圆柱体平放在的中央,对桌面的压强增加量;
(3)当剩余部分对桌面的压强与和截取部分对桌面压强相等时的值。
11.如图所示,底面积分别为S和2S的柱形容器甲和乙放在水平桌面上,容器质量忽略不计,容器甲中酒精的深度为3h,容器乙中水的深度为2h。
(1)若h=0.05米,S=0.005米2,求:乙容器对水平桌面的压强p乙。
(2)若从两容器中分别抽出质量均为m的酒精和水后,剩余酒精对甲容器底的压强为p酒精,剩余水对乙容器底的压强为p水,且p酒精<p水,求:质量m的取值范围,结果请用题目中的字母符号表示。(ρ水=1.0×103千克/米3,ρ酒精=0.8×103千克/米3)
12.物理兴趣小组的同学在野生动物园游玩时,发现了大象行走时留在平整沙地上的一串大小、深度基本相同的脚印,同学们用方格纸描下了大象的脚印,如图所示,并测出脚印深2 cm,已知方格纸每小格的边长是5 cm(数方格数时,超过半格的算一格,不足半格的忽略不计),为了估测大象的质量,同学们找来底面积为10 cm2平底圆柱形容器,将它放在大象脚印旁边的平地上,不断往容器中加石块,当容器陷入沙面的深度也为2 cm时,测出容器和石块的总质量为25 kg,求:(g取10 N/kg)
(1)大象一只脚印的面积.
(2)容器对沙面的压强.
(3)大象站立时对地面的压力.
参考答案
1.(1)600N (2)0.04m2 (3)2200Pa
2.(1)由题意可知乙的体积,
所以其密度。
(2)甲放在水平地面上,其对水平地面的压力,
由压强公式可得。
(3)由题意可知甲的体积,因为其底面积为,所以其高度。
假设甲截去部分的高度为Δh,则截去部分的质量;甲剩余部分对水平地面的压强。
由题意可知乙的最大底面积,此时乙对水平地面的压强最小,且有。
因为,联立以上各式,解得
3.(1)1N,900Pa;(2)1.8N,900Pa
4.(1)0.432N;(2)1.72×105Pa;(3)60g
5.(1)0.09m;(2);(3)
6.(1)5×10﹣3m3(2)5kg
7.(1)倒立放置时瓶盖所受水的压强:p=ρgh倒立=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.13 m=1 300 Pa 由p=可得,倒立放置时瓶盖所受水的压力:F=pS瓶盖=1 300 Pa×8×10-4 m2=1.04 N (2)由甲图可知,矿泉水瓶内水的体积:V=S瓶底h正立=28 cm2×10 cm=280 cm3 由ρ=可得,水的质量:m水=ρV=1.0 g/cm3×280 cm3=280 g=0.28 kg 瓶重和厚度忽略不计,则倒立放置时矿泉水瓶对桌面的压力:F′=G水=m水g=0.28 kg×10 N/kg=2.8 N 倒立放置时矿泉水瓶对桌面的压强:p′===3 500 Pa
8.(1)204N;(2)1.2×103kg/m3;(3)2266.7Pa
9.(1)980Pa;(2)2000Pa;(3)1.6×103kg/m3
10.(1);(2);(3)
11.(1)980Pa ;(2)3ρ酒精Sh>m>(6ρ酒精-4ρ水)Sh
12.解:(1)大象一个脚印的面积:
S脚=32×5 cm×5 cm=800 cm2=8×10-2 m2
(2)容器和石块的总重力:
G=mg=25 kg×10 N/kg=250 N
容器对沙面的压强:
p===2.5×105 Pa
(3)大象行走时两只脚着地,行走时大象对地面的压强与容器对沙面的压强相等,
行走时大象对地面的压力等于大象的重力:
F压=G象=2pS脚=2×2.5×105Pa×8×10-2m2=40 000 N
大象站立时对地面的压力也等于大象的重力:
F′压=G象=40 000 N