9.1 压强
一.选择题(共17小题)
1.下列关于压力的说法中正确的是( )
A.压力的方向总是竖直向下的
B.放在水平面上的物体对水平面的压力大小一定等于物体受到的重力
C.与受力物体的接触面相垂直的力一定是压力
D.压力的方向一定和受力物体的接触面相垂直
2.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( )
A.砝码对小桌压力与小桌对海绵压力等大
B.砝码对小桌压力与海绵对小桌支持力等大
C.小桌对海绵压强与海绵对小桌压强等大
D.小桌对砝码支持力与砝码重力是相互作用力
3.如图所示,一块长为L,质量分布均匀的木板A放在水平桌面上,在板的右端施一水平力F使板A向右运动,直到右端匀速缓慢地离开桌边L/3,在木板A移动过程中,说法错误的是( )
A.A 对桌面的压力一直不变
B.A 受到的摩擦力一直不变
C.桌子的重力和地面对桌子的支持力是一对平衡力
D.拉力 F 大小一直不变
4.为方便食用苹果,人们常用牙签扎进苹果而不用筷子扎(如图所示),主要原因是二者对于扎苹果而言,牙签容易产生较大的( )
A.压强 B.压力 C.速度 D.硬度
5.两人在相同的沙滩上漫步,留下了深浅相同的脚印,据此可说明( )
A.两人对沙滩的压力一定相同
B.两人对沙滩的压强一定相同
C.脚印面积大的人对沙滩的压强一定大
D.脚印面积小的人对沙滩的压力一定大
6.某同学站立时对地面的压强是2×104Pa,这表示( )
A.1m2地面上受到的压力是2×104Pa
B.1N的压力作用在面积为2×104m2的地面上
C.1m2地面上受到的压力是2×104N
D.该同学对地面的压力是2×104N
7.如图所示,把一块砖平放、立放、侧放在水平地面上,则哪一种对地面的压强最大( )
A.平放 B.立放 C.侧放 D.无法判断
8.如图所示,实心均匀正方体放在水平桌面上,从虚线处将其沿竖直方向截成大小不同的甲、乙两块。则两块对水平桌面的压强p甲、p乙两块对水平桌面的压力F甲、F乙大小关系是( )
A.p甲<p乙、F甲>F乙 B.p甲=p乙、F甲>F乙
C.p甲>p乙、F甲=F乙 D.p甲=p乙、F甲=F乙
9.如图所示,如果将书缓慢向桌边缘外水平拉动(未脱离桌面),那么( )
A.桌面受到的压强增大,压力减小
B.桌面受到的压强减小,压力不变
C.桌面受到的压力和压强都减小
D.桌面受到的压力不变,压强增大
10.下列现象或做法是为了增大压强的是( )
A.医用针头针尖很细
B.高架公路的桥板通常是空心的
C.图钉的钉帽面积较大
D.大型载重卡车按有较多车轮
11.下列四个实例中,目的是为了增大压强的是( )
A.高铁的铁轨铺在枕木上
B.《流浪地球》里的车有多个车轮
C.切瓜神器的切片很薄
D.旅行包的提手处做得很宽大
12.如图,火车轨道铺在轨木上是为了( )
A.减小火车对地压力 B.减小摩擦力
C.减小火车对地压强 D.增大火车对地压强
13.第24届冬奥会将于2022年在北京举行,如图所示是运动员穿着滑雪板在水平雪地上进行滑行训练的情景,下列相关说法正确的是( )
A.穿滑雪板是为了减小对雪地的压力
B.雪地对滑雪板的支持力和滑雪板对雪地的压力是一对相互作用力
C.滑雪板受到的重力和雪地对滑雪板的支持力是一对平衡力
D.运动员速度越大,他的运动状态越难被改变
14.用螺丝固定工件时,常在螺帽下面垫一个较大的垫圈,如图所示。使用该垫圈的直接作用是( )
A.增大螺帽对工件的压强 B.减小螺帽对工件的压强
C.增大螺帽对工件的压力 D.减小螺帽对工件的压力
15.小科给菜刀的刀背加了一块如图所示的塑料块,在切硬质食物时不易磨破手。塑料块所起的作用是( )
A.减小刀背与手的接触面积,减小对手的压强
B.减小刀背与手的接触面积,增大对手的压强
C.增大刀背与手的接触面积,减小对手的压强
D.增大刀背与手的接触面积,增大对手的压强
16.在“探究影响压力作用效果的因素”实验时,某同学做了如图所示的实验,下列说法正确的是( )
A.通过观察海绵被压下的深浅来显示压力的作用效果,这种实验方法叫类比法
B.探究压力作用效果与压力大小关系时,控制受力面积不变,这是运用了控制变量法
C.蚊子尖尖的口器可以插入皮肤吸吮血液,利用了甲、乙的实验结论
D.交通管理部门通过限载来控制货车对路面压强的大小,利用了乙、丙的实验结论
17.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受力面积的大小有关
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.只有①②正确 B.只有①③正确
C.只有①②③正确 D.①②③④都正确
二.填空题(共2小题)
18.小明用一只铅笔探究“压力作用效果与受力面积的关系”,他设计了如图甲、乙两种方案,他是根据手指被压的 来判断压力作用效果的。在甲、乙两种方案中,你认为 (选填“甲”或“乙”)方案更合理一些,另一种方案不足的原因是 。
19.小明同学在探究压力的作用效果跟哪些因素有关的实验中,先后将一玻璃杯正放和倒放在海绵上,目的是探究压力的作用效果跟 的关系。如图所示是甲乙两种物质的质量和体积的关系图象。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,把它们并排竖放在水平地面上,则两圆柱体A、B对水平地面的压强之比为 。
三.计算题(共8小题)
20.如图所示,实心均匀正方体甲、乙放置在水平面上,甲的边长为0.2米,甲的密度为3×103千克/米3,乙的边长为0.3米,乙的质量为54千克。求:
①正方体甲对水平面的压强p甲。
②若将正方体乙叠放在甲上表面的正中央,则乙对甲的压强p1与甲对地面的压强p2之比为多少?
21.在刚刚结束的2019女排世界杯比赛中,中国队取得十一连胜的骄人成绩,成功卫冕世界杯冠军,为新中国成立70周年献上一份厚礼。如图为女排姑娘站上领奖台的激动人心的时刻。其中有位运动员身高为190厘米,体重为70千克,一只脚底与地面的接触面积为2×10﹣2米2,求该运动员站立时对领奖台的压强。
22.一箱底面积为0.05m2,质量为5kg的牛奶,放在面积为1m2桌面上(g=10N/kg)。求:
(1)这箱牛奶对桌面的压力多大?
(2)它对桌面的压强多大?
23.如图所示,一个边长是10cm的正方体的物块,质量为2kg,在F=40N的水平推力作用下沿竖直墙面匀速下滑。(g取10N/kg)
(1)作出物体的受力示意图
(2)物体受到的摩擦力是多少?
(3)物体对墙面的压强有多大?
24.如图中小明在水平路面上骑着自行车,求:
(1)小明的质量是35kg,求小明所受重力;(g=10N/kg)
(2)自行车质量是15kg,车轮与地面的总接触面积是5×10﹣3m2,当小明正常骑行时,求自行车对水平地面的压强。
25.随着社会的进步,“绿色出行,低碳生活”的理念已经深入人心。小明同学在上学时骑着自行车在平直的水平路面上以5m/s的速度匀速行驶,已知小明同学的质量为60kg,自行车质量为10kg,前后轮胎和地面总接触面积为2×10﹣3m2.在小明骑行过程中,自行车受到的总的摩擦力是人和车总重力的0.2倍,求:(g取10N/kg)
(1)自行车受到的牵引力是多少?
(2)自行车对水平路面的压力是多少?
(3)自行车对水平路面的压强是多少?
26.冬日里的一个星期天,小丁去姥姥家,路过一条结了冰的小溪。小丁想在冰面上溜过去,现已经知道该冰面所能承受的最大压强是1000Pa。
(1)如果小丁的体重是60kg,他找来了一重为10kg的木板,为了使人站在该木板后能安全通过该冰面,请你计算一下该木板至少应有多大面积?(g取10N/kg)
(2)为了能安全通过该冰面,小丁有哪些办法可想?请你帮他出两个主意;
27.如图所示电热水壶的容积为2L,壶身和底座的总质量是1.2kg,底座与水平桌面的接触面积为250cm2,装满水后水深l6cm。(ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)装满水后水的重力;
(2)装满水后桌面受到的压强。
参考答案与试题解析
一.选择题(共17小题)
1.【解答】解:
(1)压力是垂直作用在物体表面上的力,所以压力的方向总是垂直于接触面并指向被压物体,不一定是竖直向下的,故A错误,D正确;
(2)放在水平面上的物体对水平面的压力大小不一定等于物体受到的重力;比如,物体同时受到竖直方向上的其他力,此时物体对水平面的压力大小就不等于物体受到的重力,故B错误;
(3)与受力物体的接触面相垂直的力不一定是压力,如放在水平面上的物体受到的重力方向就与接触面垂直,故C错误。
故选:D。
2.【解答】解:A、砝码对小桌压力等于砝码的重力,而小桌对海绵压力等于小桌和砝码的重力之和,故A错误;
B、砝码对小桌压力等于砝码的重力,而海绵对小桌支持力等于小桌和砝码的重力之和,二者不相等,故B错误;
C、海绵对小桌压力大小等于小桌对海绵压力的大小,受力面积相同,根据p=,故小桌对海绵压强的大小等于海绵对小桌压强的大小,故C正确;
D、小桌对砝码的支持力与砝码重力作用在同一物体上,大小相等,方向相反,是一对平衡力,故D错误。
故选:C。
3.【解答】解:A、木板被拉出一小段距离的过程中,对桌面的压力等于木板A重力,则压力大小不变,故A正确;
BD、由于压力和接触面的粗糙程度都不变,故拉力不变,摩擦力不变,故BD正确。
C、地面对桌子的支持力等于桌子和木块的重力之和,所以桌子的重力和地面对桌子的支持力不是一对平衡力,故C错误;
故选:C。
4.【解答】解:使用牙签和筷子时相比较,使用牙签时受力面积更小,根据p=知,在压力一定时,压强越大,越容易扎进苹果。
故选:A。
5.【解答】解:脚印的深浅相同,说明压力产生的效果相同,所以两人对沙滩的压强一定相同,故B正确,C错误;
压强相同的情况下,大脚印的面积大,小脚印的面积小,根据压强的定义式p=,对沙滩的压力表示为F=pS,可知大脚印对沙滩的压力大,故AD错误。
故选:B。
6.【解答】解:某同学站立时对地面的压强是2×104Pa,表示的物理含义是:1m2地面上受到的压力是2×104N,故C正确、ABD错误。
故选:C。
7.【解答】解:由题意可知,砖无论平放、侧放、立放,其本身的重力都不变,也就是说砖对地面的压力都不变,根据p=可知,受力面积越小,压强越大;
砖平放时的受力面积最大,压强最小;立放时的受力面积最小,压强最大。
故选:B。
8.【解答】解:正方体放在水平桌面上,压力大小等于物体的重力,甲的重力大于乙的重力,所以甲对水平桌面的压力大于乙对水平桌面的压力,即F甲>F乙;
因为正方体均匀,并且放置在水平桌面上,若把它竖直截成大小不等的两块,所以它们的厚度h相等,
因为p=====ρgh,所以它们对水平桌面的压强相等,p甲=p乙。
故选:B。
9.【解答】解:由图知:如果将书缓慢向桌边缘外水平拉动时,受力面积减小,书的重力不变,书对桌面的压力不变,根据公式p=可知:对地面的压强增大,故D正确。
故选:D。
10.【解答】解:
A、医用针头针尖很细,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故A符合题意;
B、高架公路的桥板通常是空心的,质量小、重力小,产生的压力小,在受力面积一定时,通过减小压力可以减小对公路的压强,故B不合题意;
C、图钉的钉帽面积较大,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故C不合题意;
D、大型载重卡车按有较多车轮,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故D不合题意。
故选:A。
11.【解答】解:A、铁轨铺在枕木上,是为了在压力一定时,增大受力面积来减小铁轨对路基的压强。不符合题意。
B、《流浪地球》里的车有多个车轮,是为了在压力一定时,增大受力面积来减小车对地面的压强。不符合题意。
C、切瓜神器的切片很薄,是为了在压力一定时,减小受力面积来增大刀对瓜的压强。符合题意。
D、旅行包的提手处做得很宽大,是为了在压力一定时,增大受力面积来减小旅行包对手的压强。不符合题意。
故选:C。
12.【解答】解:火车轨道铺在轨木上,增大了受力面积,在压力一定时可以减小火车对地的压强。
故选:C。
13.【解答】解:
A、滑雪板一般都有较大的面积,是压力一定,通过增大受力面积来减小对雪地的压强,防止陷下去,故A错误;
B、雪地对滑雪板的支持力和滑雪板对雪地的压力,二力的大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在不同的物体上,是一对相互作用力,故B正确;
C、滑雪板受到的重力和雪地对滑雪板的支持力大小不相等,所以不是一对平衡力,故C错误。
D、惯性大小只与物体的质量有关,质量越大,惯性越大,则物体的运动状态越难改变,惯性大小与速度大小无关,故D错误;
故选:B。
14.【解答】解:螺帽垫一个面积较大的垫圈的目的是为了在压力一定时,增大受力面积减小螺帽对工件的压强,故B正确,ACD错误。
故选:B。
15.【解答】解:给菜刀的刀背加了一块如图所示的塑料块,增大了受力面积,在压力一定时,减小了对手的压强,所以在切硬质食物时不易磨破手。
故选:C。
16.【解答】解:
A、通过观察海绵被压下的深浅来显示压力的作用效果,这种实验方法叫转换法,A错误;
B、探究压力作用效果与压力大小关系时,控制受力面积不变,这是运用了控制变量法,B正确;
CD、比较甲、乙的实验知,受力面积相同时,甲中压力较大,压力的作用效果不明显;
比较乙、丙的实验知,压力相同时,乙中受力面积越小,压力的作用效果较明显;
蚊子尖尖的口器可以插入皮肤吸吮血液,是通过减少受力面积来增大压强,故是利用乙丙实验实验结论,故C错误;
交通管理部门通过限载来控制货车对路面压强的大小,是通过减小压力来减小压强,利用了甲乙的实验结论,D错误。
故选:B。
17.【解答】解:
①实验中,物体对受压面的压力等于物体的重力,则甲、乙两次实验中,小桌对海绵压力的大小相等,故①正确;
②甲图中海绵的凹陷程度更大,根据转换法可知,甲图中小桌对海绵压力作用的效果比乙图中的明显,故②正确;
③甲、乙两次实验,受力面积不同而压力相同,压力作用的效果不同,说明压力作用的效果跟受力面积的大小有关,故③正确;
④为了完成整个实验,还要研究压力作用效果与压力大小的关系,需要控制受力面积相同而压力不同,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现象进行对比,不是和甲图对比,故④错误;
综上所述,只有①②③正确;
故选:C。
二.填空题(共2小题)
18.【解答】解:(1)实验时通过观察手指凹陷程度,显示压力作用的效果,这是转换法的应用;
(2)为研究压力的作用效果与受力面积的关系,应当控制压力大小不变,而甲图中铅笔竖直放置时,由于铅笔的重力会导致下面手指受的压力增大,即没有控制压力相等,所以甲的方法不合理,乙的方案更合理一些。
故答案为:凹陷程度;乙;没有控制压力相同。
19.【解答】解:
(1)先后将一玻璃杯正放和倒放在海绵上,压力不变,受力面积不同,目的是探究压力的作用效果跟受力面积的关系;
(2)由图知,甲的密度为:
ρ甲===8g/cm3;
同理甲乙的密度为1g/cm3;
圆柱体对水平地面的压强:
p====ρgh,即在高度不变的情况下,压强与密度成正比,
所以,等高的实心圆柱体A、B对水平地面的压强之比:
则两圆柱体A、B对水平地面的压强之比为8:1。
故答案为:受力面积;8:1。
三.计算题(共8小题)
20.【解答】解:①实心均匀正方体甲的体积和底面积分别为:
V甲=L甲3=(0.2m)3=8×10﹣3m3,
S甲=L甲2=(0.2m)2=4×10﹣2m2,
由ρ=可得,正方体甲的质量:
m甲=ρ甲V甲=3×103kg/m3×8×10﹣3m3=24kg,
正方体甲对水平面的压力:
F甲=G甲=m甲g=24kg×9.8N/kg=235.2N,
正方体甲对水平面的压强:
p甲===5880Pa;
②因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,将正方体乙叠放在甲上表面的正中央时,
乙对甲的压力等于乙的重力、受力面积等于甲的底面积,
则乙对甲的压强:p1==,
甲对地面的压力等于甲和乙的重力之和、受力面积等于甲的底面积,
则甲对地面的压强:p2==,
所以,p1:p2=:=m乙:(m甲+m乙)=54kg:(24kg+54kg)=9:13。
答:①正方体甲对水平面的压强为5880Pa;
②若将正方体乙叠放在甲上表面的正中央,则乙对甲的压强p1与甲对地面的压强p2之比为9:13。
21.【解答】解:该运动员站立时对领奖台的压力:
F=G=mg=70kg×10N/kg=700N,
受力面积:
S=2×10﹣2m2×2=4×10﹣2m2,
该运动员站立时对领奖台的压强:
p===1.75×104Pa。
答:该运动员站立时对领奖台的压强为1.75×104Pa。
22.【解答】解:(1)这箱牛奶对桌面的压力F压=G=mg=5kg×10N/kg=50N;
(2)这箱牛奶对桌面的压强p===1000Pa。
答:(1)这箱牛奶对桌面的压力50N;
(2)它对桌面的压强多大?这箱牛奶对桌面的压力是它对桌面的压强是1000Pa。
23.【解答】解:
(1)由题知,物体在水平推力作用下沿竖直墙面匀速下滑,
物体在竖直方向上受到重力和摩擦力,这两个力是一对平衡力,则f=G=mg=2kg×10N/kg=20N;
物体在水平方向上受到水平向左的压力和水平向右的支持力,这两个力也是一对平衡力,即F支=F=40N;
过物体重心分别沿竖直向下、竖直向上、水平向左、水平向右的方向画一条带箭头的线段,注意水平方向和竖直方向上的两条线段长度要相等;如下图所示:
(2)因为物体匀速下滑,所以物体受到竖直向上的摩擦力和竖直向下的重力是一对平衡力,则物体受到的摩擦力f=G=20N;
(3)物体与墙面的接触面积:S=a2=(0.1m)2=0.01m2,
物体对墙面的压强:p===4000Pa。
答:(1)如上图;
(2)物体受到的摩擦力是20N;
(3)物体对墙面的压强是4000Pa。
24.【解答】解:
(1)小明所受的重力:
G人=m人g=35kg×10N/kg=350N;
(2)当小明正常骑行时,对水平地面的压力:
F=G总=(m人+m车)g=(35kg+15kg)×10N/kg=500N,
自行车对水平地面的压强:
p===1×105Pa;
答:(1)小明所受重力为350N;
(2)当小明正常骑行时,对水平地面的压强为1×105Pa。
25.【解答】解:(1)人和车的总重力:G总=(m人+m车)g=(60kg+10kg)×10N/kg=700N;
由题意可知,阻力f=0.02G总=0.02×700N=14N,
小明骑着自行车在平直的水平路面上匀速行驶,则牵引力:F=f=14N;
(2)自行车对水平路面的压力:
F=G总=(m人+m车)g=(60kg+10kg)×10N/kg=700N;
(2)自行车对水平路面的压强:
p===3.5×105Pa。
答:(1)自行车受到的牵引力是14N;
(2)自行车对水平路面的压力为700N;
(3)自行车对水平路面的压强为3.5×105Pa。
26.【解答】解:(1)对冰面的压力F=(m1+m2)g=(60kg+10kg)×10N/kg=700N,
木板的面积最小为:
S===0.7m2。
(2)人自身的重力不能减小,只能增大接触面积,通过冰面的时候,可以铺上木板或爬过去。
答:(1)木板的面积最小为0.7m2。
(2)通过冰面的时候,可以铺上木板或爬过去。
27.【解答】解:(1)电热水壶装满水后水的体积:
V水=2L=2dm3=2×10﹣3m3,
由ρ=可得,水的质量:
m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3=2kg,
装满水后水的重力:
G水=m水g=2kg×10N/kg=20N;
(2)装满水后桌面受到的压力:
F=G总=(m水+m壶身和底座)g=(2kg+1.2kg)×10N/kg=32N,
桌面受到的压强:
p===1280Pa。
答:(1)装满水后水的重力为20N;
(2)装满水后桌面受到的压强为1280Pa。