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第九章 压强综合计算
1.货车超载运输会严重破坏公路、桥梁等公共设施,缩短其使用寿命,增加其维护成本,甚至会给公路、桥梁结构带来灾难性的破坏,所以国家规定载货车辆对地面的压强不能大于7×105Pa。一辆在水平路面上行驶的货车,车与货物总质量是1.3×104kg,车轮与地面接触总面积是0.13m2。(g取10N/kg)求:
(1)货车对路面的压力是多少?
(2)货车对路面的压强是多少?按照国家制定的标准,这辆货车是否超载?
(3)若要货车对路面的压强符合国家制定的标准,至少需要从这辆货车上卸下多少千克的货物?
2.如图所示是成人爱玩的活力板的示意图,它由连杆和两个大轮组成,总质量为8kg,每个大轮与水平地面的接触面积为,g取10Nkg,求:
(1)活力板的重力;
(2)当质量为64kg的成年人站在滑板上时,活力板对水平地面的压力;
(3)64kg的成年人站在活力板上时活力板对水平地面的压强。
3.搬运工在平整的地面上要水平推动某一箱产品,所受到的摩擦力是物体重力的0.1倍。如图所示,产品包装箱上“叠放5”表示最大叠放层次为5层,请根据产品包装箱上其它的信息内容,计算下列问题:
(1)如果两箱叠放,以1m/s的速度水平推动在平整的地面上做匀速直线运动,木箱受到的摩擦阻力是多大?则搬运工对箱子的水平推力是多大?
(2)箱子最多叠放几层?箱子底能承受的最大压强是多大?
4.2020年4月21日,由青岛海洋科学与技术试点国家实验室组织实施的水下滑翔机,首次完成万米级滑翔任务(为方便计算,ρ海水取1×103kg/m3)求:
(1)滑翔机在10000米深处受到的液体压强为多大?
(2)此滑翔机在水下10000m深处作业时,机身表面为100cm2的位置所受的液体压力为多大?
5.如图所示,放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器,质量为200g,底面积为100cm2,容器内水的深度为10cm。(g=10N/kg,水的密度ρ=1.0×103kg/m3)求:
(1)容器底部所受液体的压强;
(2)容器底部所受液体的压力;
(3)容器对桌面的压强。
6.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1所示,瓶盖的面积是8cm2,瓶底的面积是28cm2,瓶重和厚度忽略不计(g取10N/kg)。求:
(1)将瓶倒立放置后,瓶中水的重力;
(2)倒立放置时瓶盖所受水的压力和压强;
(3)倒立放置时矿泉水瓶对桌面的压强;
(4)请根据本题的第(1)(2)问的计算结果说明,为什么生活中的水桶多数制成图2所示的形状。
7.如图所示,平底茶壶的质量是400g,底面积是20cm2,内盛500g深度为10cm的开水,放置在面积为1m2的水平桌面中央(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。试求:
(1)水对茶壶底部的压强;
(2)水对茶壶底部的压力;
(3)茶壶对桌面的压强。
8.如图是高压锅示意图,锅盖上有一个空心柱为排气孔,空心柱上戴着一个帽子为限压阀。当高压锅内气体的压强超过安全值时,锅内的气体就会冲开限压阀,跑出一部分气体,使锅内气体的压强减小。现有一个高压锅空心柱小孔的横截面积为10mm2,限压阀的质量为100g的高压锅炉,要用它来煮饭。(若当时的大气压为p0=1.0×105Pa,g取10N/kg)问:
(1)高压锅内气体能达到的最大压强为多少;
(2)若锅盖面积为240cm2,则它所能承受的最大压力为多少才能保证安全;
(3)经商品质量检测部门检测,此高压锅最大压强不能超过1.8×105Pa,要使此高压锅继续安全使用,则应配备一个多大质量的安全阀?
9.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12.6N,密度为,底面积为,乙容器底面积为,内装水。g取10N/kg,求:
(1)乙容器内水面下12cm处水的压强p水;
(2)若将甲浸没在乙容器的水中后(无水溢出),求水对乙容器底部压强的增加量;
(3)若甲下表面距水面4.2cm,甲物体下表面受水的压力为多少?
10.如图所示,质量为500g的薄壁容器放在水平地面上,容器底面积为80cm2,内装1.5kg的水。求:
(1)水对容器底部的压力;
(2)容器对水平地面的压强。
11.如图所示,容器中间用隔板分成左右两部分,隔板下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭,橡皮膜中心到容器底部的距离为5cm,橡皮膜的面积为2cm2。两侧压强不同时其形状为一凹面。它可以用来做“探究液体压强是否跟深度、液体密度有关”的实验。当右侧水的深度为17cm,左侧盛有某种液体,深度为20cm,此时橡皮膜刚好变平,(g取10N/kg),求:
(1)水对橡皮膜的压强;
(2)水对橡皮膜的压力;
(3)左侧液体的密度。
12.如图所示,均匀实心圆柱体甲和圆柱形容器乙置于水平桌面上。乙容器高为20cm,内