压强(提高)
【学习目标】
1、了解压力,通过实验探究,知道影响压力作用效果的因素;
2、理解压强的定义、公式及单位,能运用压强公式进行简单计算;
3、知道增大压强和减小压强的方法。
【典型例题】
类型一、基础知识
1、(2019?和平区三模)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】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,且向右缓慢地推木板的过程中受力面积变小,由压强公式可知,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。
【总结升华】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。
举一反三:
【变式】(多选)一个长方体木块放在水平桌面的边缘,O为木块的中心,如图所示。木块的重力为G,底面积为S,则下列说法正确的是( )
A.木块对桌面的压力为G
B.木块对桌面的压强为G/S
C.木块对桌面压力的受力面积小于S
D.沿竖直方向将木块外侧的部分切掉,桌面受到压强变小
【答案】ACD
2、如图所示,甲、乙两个立方体(V甲>V乙),分别放在水平地面上,它们对地面的压强相等,若把乙放在甲上面,甲对地面的压强增大p1,若把甲放在乙上面,乙对地面的压强增大p2,则p1、p2的大小关系为( )
A.p1>p2 B.p1=p2 C.p1
【答案】C
【解析】甲、乙两立方体如图放置时,对地的压力的大小都等于其所受的重力的大小,由F=G=PS知,在P相同时,因为甲的作用面积比乙大,可知两立方体的重量大小关系为G甲>G乙,无论将甲放在乙上还是将乙放在甲上,它们对地的压力相等,但乙放在甲上时,它们对地的作用面积为甲的底面积,比甲放在乙上时对地的作用面积大,依据P=F/S知,将乙放在甲上对地的压强要小些。
【总结升华】解此类题的关键是:
①放在水平面上时,物体对支持物的压力的大小等于物体受到的重力的大小;
②当放在水平面上时,无论怎样放置,压力都不变;
③受力面积等于物体与地面的接触面积。
举一反三:
【变式】某工厂修建一座烟囱,设计的烟囱地基占地面积4m2,建成的烟囱重约,对打算修建烟囱的地方进行勘测,测得这里的地面所能承受的压强为。问:这座烟囱能否按原设计修建?如果不行而又必须在原地修建,可采取什么措施?
【答案与解析】烟囱对地面的压力,按计划修时,
压强。
所以不能按计划修建,若在原地修建,
可采取增大地基面积或采用轻质材料等措施减小烟囱对面的压强。
3、在下列事例中,采用增大受力面积的方法减小压强的是( )
A.啄木鸟利用长长的尖嘴啄食害虫 B.老虎用其锐利的牙齿咬碎猎物
C.火星探测车的轮子很宽 D.斧头的刃越薄越锋利
【答案】C
【解析】啄木鸟的尖嘴,老虎锐利的牙齿,斧头锋利的刃,都是通过减小受力面积来增大压强的;探测车用很宽的轮子接触地面,增大了地面的受力面积,减小了地面受到的压强,可以防止探测车陷入地下。
【总结升华】本题主要考查的是增大、减小压强的方法,在平时的学习过程中,要擅于运用物理知识来解释一些日常现象,从而为解答此类题积累经验。
举一反三:
【变式】(2019?杨浦区一模)沙滩上留有深浅相同,大小不同的两对脚印,则( )
A.大脚印的人对沙滩的压强大
B.小脚印的人对沙滩的压力大
C.大、小脚印的人对沙滩的压力相同
D.大、小脚印的人对沙滩的压强相同
【答案】D
类型二、知识运用
4、有两组同样的砖,A组一块,B组两块,每块砖的长:宽:高=4:2:1,要使这两组砖对面的压强相等,可以怎么放?请大家动脑筋想一想,写在下面的横线上。(想出的办法越多越好)
(1)_____________________________________________;
(2)_____________________________________________;
(3)_____________________________________________。
【思路点拨】压力与受力面积同时决定了压强的大小,因此,要想使两组的压强相等,压力之比、受力面积之比必须都相等才行。
【答案与解析】
当粗细均匀,密度均匀的物体(长方体、正方体、圆柱体)放于水平面时,对水平面的压强,此时压强P与底面积无关,只与密度和高度有关。砖相同,密度相同,只要两种放法能够保证砖的高度相等即可,于是可以得到以下三种放法,如图(1)(2)(3)所示,另外,根据长:宽:高=4:2:1,又可得到两种放法如图(4)(5)所示。
【总结升华】本题的开放性很强,可根据压强公式,由压力和受力面积关系找到压强相等的放法,但这种分析方法较复杂。根据砖属于长方体且又放在水平面上,可用P=ρgh来判断压强大小,这样分析过程就大大简化了。
举一反三:
【变式】a、b两个由同种材料制成的圆柱体,它们的高度相同,质量之比,把它们竖直放置在水平桌面上,则水平桌面受到圆柱体的压强之比等于( )
A.1:1 B.3:5 C.5:3 D.9:25
【答案与解析】依据①
即受力面积之比为
② 即
③。
所以此题应选A。
5、如图所示,实心均匀正方体A,B放置在水平地面上,受到的重力均为64牛,A的边长为0.2米,B的边长为0.3米。
①求正方体A对水平地面的压强
②求正方体A、B的密度之比ρA:ρB
③若正方体A、B上沿水平方向分别截去相同的厚度h后,A、B剩余部分对水平地面的压强PA′和PB′。请通过计算比较它们的大小关系及其对应的h的取值范围。
【思路点拨】①已知A受到的重力为64牛,A的边长为0.2米,要求正方体A对水平地面的压强,可先求出A的底面积,再利用把A放置在水平地面上受到的压力等于重力这一条件,最后利用公式求出。
②已知A的边长为0.2米,B的边长为0.3米,可先求出A、B的体积,及A、B的质量之比,再利用公式求正方体A、B的密度之比ρA:ρB。
③由于A、B分别截去相同的厚度h后,h的值不确定,对地面的压力不同,产生的压强也不同,因此应先求出A、B压强相同时截去相同厚度h的数值,然后展开讨论。
【答案与解析】
【总结升华】本题考查了压强的计算、求密度的比值、A、B上沿水平方向分别截去相同的厚度h后,A、B剩余部分对水平地面的压强PA′和PB′的大小关系,在解题时要记住相关公式,灵活运用密度公式解决比值问题,最后对压强PA′和PB′的大小关系展开讨论。
举一反三:
【变式】 已知长方体A、B的密度之比为2:1,底面积之比为l:3,高度之比为2:3。将B放在水平地面上,A叠放在B上面,如图甲所示,B对地面的压强为pB。若把B叠放在A上面,如图乙所示,B对A的压强为pB。则pB:pB 为
A. 4:9 B. 3:1 C. 13:3 D. 13:27
【答案】D
【巩固练习】
一、填空题
1、如图所示,墨水瓶放在桌面上,画出墨水瓶受到的重力和墨水瓶对桌面的压力的示意图。其中重力的施力物体是________,受力物体是________;压力的施力物体是________,受力物体是________。
2、(1)345cm2=________m2 (2)4×106 m2=________cm2
(3)1.96×105 Pa=________N/m2 (4)6M Pa=________Pa
3、(2019?浦东新区校级一模)某长方体砖块分别以平放、侧放或竖放三种方式放在水平地面上时,它对地面的压力________(选填“相同”或“不同”);砖块 ________放时对地面的压强最小,若沿竖直方向将砖块切去一半,剩余一半对地面的压强________(选填“变小”、“变大”或“不变”)。
4、30N的压力作用在0.5cm2的面积上产生的压强是________Pa。如果受力面积不变,要产生8×105 Pa的压强,压力应为________N。
5、水平桌面的面积为1m2,上面放着一个质量为5kg的物体,物体与桌面接触面积是10dm2。物体对桌面的压力为________N,对桌面的压强为________Pa。(g取10N/kg)
6、(2019?长沙县校级模拟)小华的妈妈在超市买了很多食品,她用塑料袋提着回家,没走多远就感到手被勒得很痛;请你用学过的物理知识,给她提一个建议:________,这是利用改变________来________(“增大”或“减小”)袋子对手的压强。
二、选择题
7、一个普通中学生双脚站立在水平地面上,他对水平地面的压力、压强最接近( )
A.500N 104pa B.500N 103pa
C.50N 104pa D.50N 103pa
8、图4所示的四个实例中,为了增大压强的是 ( )
9、(2019?涪城区二模)在水平雪地上,踩着雪橇的小勇总质量为65kg,没有陷入雪地;而穿着运动鞋的小强,其总质量为50kg,却深陷雪地.下列说法正确的是( )
A.小勇对雪地的压力和小强对雪地的压力一样
B.小勇对雪地的压力比小强对雪地的压力小
C.小强对雪地单位面积的压力比小勇的大
D.他们的受力面积和压力都不等,无法比较谁对雪地的压强大
10、用铁做成三个高度相同粗细不同的实心圆柱体,竖直放置在水平桌面如图所示,它们对桌面的压强分别为pA,pB,pc则( )
A、pApB>pC
C、pA=pB=pC D、无法判断
11、有两块完全相同的砖,每块重19.6N,边长分别是20cm,10cm,5cm,如图所示,那么A对B的压强是( )
A、3.92×103Pa B、1.96×103Pa C、3.96Pa D、9.8×103Pa
12、把同种材料制成的甲、乙两个正方体放在水平桌面上,甲、乙对桌面的压强分别为p1和p2。如图所示,把甲放在乙的上面,则乙对桌面的压强为( )
A. B.
C. D.
三、简答与计算题
13、今年“六一”小明背了很重的背包和同学们去野营,其中有几位同学约好要进行滑板车比赛,所以每人均带了一辆滑板车。在途中,他们遇到了一处泥泞路段,如果要绕道,则需花很长时间,请你利用学过的物理知识,帮小明设计一种合理的方法,使他们顺利通过泥地,并简述理由:
方法:_______________
理由:_______________
14、在高速公路上,一些司机为了降低营运成本,肆意超载,带来极大的危害。按照我国汽车工业的行业标准,载货车辆对地面的压强应控制在以内。有一辆自重2000kg的6轮汽车,已知该车在某次实际营运中装货10t,每个车轮与地面接触面积为0.02m2。求
①这辆汽车对路面的压强是多少?是否超过行业标准?
②如果要求该车运行时不超过规定的行业标准,这辆汽车最多装多少吨货?(设车轮与地面的接触面积不变,g取10N/kg)
15、通常情况下,物体压在同样的泥地上,如果压强相同则压痕深度相同。野生运动调查员在野外泥地上发现黑熊刚留下的足印。为了估算黑熊的质量,他把一个底面积是10cm2的容器放在足印附近的泥地上,再慢慢往容器中倒入沙子,直到容器在泥地上留下与黑熊足印相同的痕迹,测出此时装了沙的容器总质量为1.25kg,(g取10N/kg)
①装了沙的容器对泥地的压强是多大?
②量出黑熊与地接触的足印痕总面积共800cm2,则黑熊的质量有多大?
16、“业余侦探”小明发现两个并拢的“可疑”鞋底印,为了估测那个人的体重,小明在方格纸上描下一只鞋底接触地面部分的轮廓,如图所示,图中每个小方格的面积是5cm2,测量时,凡大于半格的都算一格,小于半格的,两个算一个完整格。为了测量压强,他在鞋印旁边的地面上用压力测力计竖直向下压一薄垫片,垫片的重力不计,与地面接触的面积是10cm2,当垫片下陷的深度与鞋印的深度相同时,测力计读数是15N,根据以上数据,试求:(g取10N/kg)
(1)垫片对地面的压强;
(2)“可疑”人的质量。
【答案与解析】
一、填空题
1、【答案】地球;墨水瓶;墨水瓶;桌面
2、【答案】(1)3.45× ; (2)4×1010 ; (3)1.96×105 ; (4)6×106
3、【答案】相同;平;不变
【解析】放在水平地面上的砖对地面的压力大小等于它自身的重力,但是三种方式与地面的接触面积不同,由于平放时与地面的接触面积最大,所以根据压强的计算公式可知,平放时压强最小,沿竖直方向切除部分后,压力变为原来的一半、受力面积也变为原来的一半,由压强的计算公式可知对地面的压强不变,故答案为:相同;平;不变。
4、【答案】6×105;40
5、【答案】50;500
6、【答案】将袋口展开;受力面积;减小
【解析】手被勒得很痛,是塑料袋对手的压强太大,要想舒服一些,应该减小压强,塑料袋对手的压力一定,只有增大受力面积,把塑料袋口展开,故答案为:将袋口展开;受力面积;减小。
二、选择题
7、【答案】A
【解析】先估计中学生的质量约为50kg,对地面的压力约为500N,再估计人脚的面积,长和宽 长约25cm宽10cm。,所以:。
8、【答案】C
【解析】坦克装有宽大的履带,书包背带做得较宽, 在铁轨下面铺枕木,都是通过增大受力面积来减小压强的;斧头锋利的刃减小了受力面积,增大了压强。
9、【答案】C
【解析】(1)由于m小勇总=65kg,m小强总=50kg,根据G=mg可知:G小勇总>G小强总,在水平雪地上,压力等于重力,所以F小勇总>F小强总;故AB错误;(2)如图,小勇没有陷入雪地,说明小勇对雪地的压力的作用效果不明显,小强深陷雪地,说明小强对雪地的压力的作用效果明显,则小强对雪地单位面积的压力比小勇的大,故C正确,D错误,故选C。
10、【答案】C。
【解析】圆柱体受到重力的大小等于它对水平桌面的压力,即有F=G=mg。而m=ρV,圆柱体的体积等于底面积乘高,即V=Sh,所以F=ρ·S·h·g。根据压强计算公式P=F/S可得 。由此可见实心圆柱体对水平桌面的压强与圆柱体的密度和高度有关,而与圆柱体的底面积大小无关。本题三个圆柱体都是用铁制成的,且高度相同,因此它们对水平桌面的压强是相同的。可见实心柱体或正方体、长方体对水平面的压强只与物体的密度和高度有关,而与底面积,质量的大小无关。以上分析可以判断出A、B、D选项是错误的。
11、【答案】A
【解析】要计算A对B的压强,必须知道A对B的压力F和A、B的受力(接触)面积,本题的关键是受力面积,应为A、B重叠部分的面积,本题中S=5cm×10cm=50cm2=5×10-3m2那么,
12、【答案】C
【解析】设甲、乙两个正方体的棱长分别为a、b,密度为,
甲、乙两个正方体放在水平桌面上时,对桌面的压强分别为:
, ,
所以,。
将甲放在乙上面,乙对桌面的压强为:。
把,代入得。
三、简答与计算题
13、【答案与解析】
方法:①他们把滑板车铺在地上 ②将肩上的背包卸下,放在滑板上拖过去。
理由:①在压力一定的情况下,增大受力面积来减小压强。
②在受力面积一定时,减小压力来减小压强。
14、【答案与解析】
①这辆汽车的总质量
车的总重。
车对路面的压强,
∵ ,
∴ 超过行业标准。
②要使该车不超规定的行业标准,则这辆车的重力应不大于车对地面的最大压力,
总重,
总质量,
可运货物的质量为。
15、【答案与解析】
深度相同压强相同P相同
,
。
16、【答案与解析】
(1)垫片对地面的压强:
(2)两只脚与地面的接触面积:,
人对地面的压强:由得 ,
质量:
13