内容正文:
压强的分析与计算
【例1】 高度、材料相同的实心长方体A和B放在水平桌面上,它们的大小如图所示。它们对桌面的压力分别为FA、FB,对桌面的压强分别为pA、pB。下列关系正确的是( B )
A.FA<FB,pA=pB B.FA>FB,pA=pB
C.FA>FB,pA>pB D.FA=FB,pA<pB
【变式】 如图所示,三个等高、不同形状、均匀的实心铁制物体放在水平地面上(甲为圆柱体,乙为圆锥,丙为长方体),它们的底面积S甲=S乙<S丙。关于它们对地面的压强大小,下列判断正确的是( A )
A.p甲>p乙 B.p乙>p丙
C.p甲>p丙 D.p甲=p乙=p丙
【例2】 两个正方体铁块A、B,边长之比为3∶1,如图甲、乙所示放置。在图甲和图乙中,水平地面受到铁块的压力之比为__1∶1__,压强之比为__9∶1__。
【变式】 如图所示,一个质量均匀的正方体,沿虚线竖直切割成完全相同的两部分,分别按照图甲、乙所示的方式放在水平面上。若对水平面的压强分别为p甲和p乙,则p甲∶p乙为( C )
A.1∶2 B.1∶1 C.2∶1 D.3∶1
【例3】 棱长为10 cm、质量为2 kg的正方体放在水平桌面上,则正方体对水平桌面的压强是__2__000__Pa。若沿图甲所示的虚线去掉一半,则剩余部分对桌面的压强是__1__000__Pa。若沿图乙所示的虚线去掉一半,则剩余部分对桌面的压强是__2__000__Pa。(g取10 N/kg)
【变式】 如图所示,质量分布均匀的长方体重物A、B,密度分别为ρA和ρB,底面积分别为SA和SB,且SA>SB,将它们放在水平地面上,它们对地面的压强相等。现水平切去上半部分(如图中虚线所示),剩余部分对地面的压强分别为pA和pB,对地面的压力分别为FA和FB,下列判断正确的是( C )
A.FA<FB
B.pA>pB
C.ρA>ρB
D.切割前后A、B对地面的压强均不变
【例4】 随着科技的发展,智能机器人不断出现在宾馆、医院、车站等公共场所。某品牌消毒机器人部分参数如下表:(g取10 N/kg)
××牌消毒机器人
项目
参数
机身自重/kg
80
运行速度/(m·s-1)
1
请分析计算下列问题。
(1)该机器人以运行速度匀速行驶5 min,行驶的路程为多少?
(2)若该机器人装载8 kg消毒液并静止在水平地面上,机器人与地面接触的总面积为0.008 m2,则此时该机器人对地面的压强为多大?
(3)该机器人在粗糙程度相同的水平地面上,以运行速度做匀速直线运动,若此时的牵引力为20 N,则该机器人受到的摩擦力为多大?
解:(1)机器人行驶的路程
s=vt=1 m/s×5×60 s=300 m。
(2)机器人对地面的压力
F=G=mg=(80+8) kg×10 N/kg=880 N,
该机器人对地面的压强p===1.1×105 Pa。
(3)机器人做匀速直线运动,故该机器人受到的摩擦力大小等于牵引力大小,即f=20 N。
【变式】 有块泥地能承受的最大压强是6 000 Pa,一个质量为60 kg的成年人,他的一只鞋底面积为75 cm2(g取10 N/kg),问:
(1)此人行走在这种泥地上,对泥地的压强有多大?会不会陷下去?
(2)为了不致陷下去,可在他脚下垫一块质量不计的木板,则木板的面积至少要多大?
解:(1)行走在这种泥地上,此人对地面的压力
F=G人=m人g=60 kg×10 N/kg=600 N,
此时人对泥地的压强p===80 000 Pa。
因为人行走时对地面的压强为80 000 Pa,大于泥地能承受的最大压强6 000 Pa,所以人会陷下去。
(2)木板的面积至少为S===0.1 m2。
1.如图所示,甲、乙两个实心圆柱体竖直放在水平桌面上,甲的高度小于乙的高度,甲的底面积大于乙的底面积,甲、乙两圆柱体对桌面的压强相等。则关于甲、乙两圆柱体所受重力G甲、G乙及甲、乙的密度ρ甲、ρ乙,下列判断中正确的是( D )
A.G甲=G乙 B.G甲<G乙
C.ρ甲=ρ乙 D.ρ甲>ρ乙
2.当一块砖平放在水平地面上时,砖对地面的压强为p。如图所示,若把相同的8块砖放在水平地面上,则图中砖对地面的压强为( B )
A.p B.2p C.4p D.8p
3.黔东南少数民族地区有着丰富的传统文化,用各种方式庆祝自己的节日,如斗牛、斗鸡、斗鸟、赛马、唱山歌等,其中斗牛较为流行,男女老少都喜欢。如图所示,一位女“斗牛士”牵牛走进比赛现场,以地面为参照物,牛是__运动__(填“运动”或“静止”)的。她在拉牛时,感觉到牛也在拉她,说明力的作用是__相互__的。若牛的质量是1 800 kg,牛站立时脚与地面接触的总面积约为0.1 m2,则牛对地面产生的压强是__1.8×105__Pa(g取10 N/kg)。
4.图1是a、b两种不同物质质量和体积的关系图像,则a、b两种物质的密度之比为__2∶1__,若用质量相等的上述两种物质分别制成甲、乙(如图2所示)两个底面积不同、高度相同的实心圆柱体,并将它们放置在水平地面上,则甲、乙两圆柱体对水平地面的压强之比为__2∶1__。
5.在茶叶采收季,无人机运茶下山的情景如图所示,该型号无人机的基本参数如表所示。
(1)无人机在运送茶叶过程中,以__运送的茶叶__为参照物,无人机是静止的。
(2)无人机匀速降落过程中,其所受的重力G和升力F的大小关系为__G=F__。(不考虑空气阻力)
(3)该型号无人机满载茶叶着陆时,对地面产生的压强为多大?(写出计算过程,g取10 N/kg)
解:S=10 cm2=1×10-3 m2,
F压=G=mg=(25 kg+10 kg)×10 N/kg=350 N,
p===3.5×105 Pa。
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