内容正文:
第十单元 压强
2 固体压强的切割、叠放模型
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1
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1.如图一块重50N的长方形砖块的长、宽、高分
别为20cm、10cm和5cm,将它平放、侧放、竖
放在水平地面上,这三种情况下砖块对地面
的最大压强为 1×104 Pa,最小压强为
2.5×103 Pa。
第1题图
2.两个形状大小完全相同的均匀实心长方体放
在水平地面上,甲的质量为16kg,体积为2×
10-3m3,如图所示,当甲竖放,乙平放时,它们
对地面的压强均为1.6×104Pa。将它们均顺
时针旋转90°,旋转后甲对地面的压强为8×
103Pa,乙对地面的压强为 3.2×104 Pa。
第2题图
ÂÃ
2
ÐÑÃ
3.(水平切割)如图所示,将边长为 0.2m、重
第3题图
64N的正方体合金块放在
水面桌面上,合金块的密
度为 0.8×103 kg/m3,
合金块对桌面的压强为,
1600 Pa;如果沿着图中虚线位置水平将
金属块切成a、b两部分并取走a部分,则剩余
b部分对桌面的压强 变小 (选填“变大”
“变小”或“不变”)。
(1)如果水平切去质量为1.4kg的a,则合金
块减少的压强为 350 Pa;
(2)如果水平切去体积为1.6×10-3m3的a,
则合金块减少的压强为 320 Pa;
(3)如果水平切去高度为0.05m的a,则合金
块减少的压强为 400 Pa。
方法归纳:①切一定高度:从正方体上部
沿水平方向截去高度 Δh部分,则剩余部分
对水平地面的压强p′=ρg(h-Δh),切割前
后正方体对水平地面的压强变化量 Δp
=ρgΔh。
②切一定质量:从正方体上部沿水平方向截
去质量 Δm部分,则剩余部分对水平地面的
压强 p′=(m-Δm)gS ,切割前后正方体对水
平地面的压强变化量Δp=ΔmgS。
③切一定体积:从正方体上部沿水平方向截
去质量 ΔV部分,则剩余部分对水平地面的
压强p′=ρ(V-ΔV)gS ,切割前后正方体对水
平地面的压强变化量Δp=ρΔVgS 。
④竖直切割:均匀柱体的压强可以用 p=ρgh
分析计算,竖直切割后,ρ、g、h都不变,故物
体对水平地面的压强不变。
ÂÃ
3
ÆhÃ
4.如图所示,两个正方体实心物体 A、B叠放在
第4题图
水平桌面上,物体A重5
N,B重40N。已知物体
A对 B的压强与此时物
体 B对桌面的压强相
等,则物体 A和物体 B
的底面积之比 SA∶SB=
1∶9 ,物体A和物体B的密度之比是ρA∶ρB
= 27∶8
。
94
众相原创 赋能中考 河北物理
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5.如图所示,质地均匀的正方体物体甲和乙放在
水平桌面上,两物体对地面的压强相等,则甲、
乙两物体密度大小的关系为 ρ甲 > ρ乙;若
沿着图中水平虚线位置切去上部分,则剩余部
分对桌面的压力的大小关系是 F甲 < F乙
(均选填“>”“=”或“<”)。
第5题图
6.如图甲、乙所示,在水平地面上放着两个正方
体物体 A、B,A的边长为20cm,B的边长为
10cm,甲中A对地面的压强为1000Pa,现将
A叠放在B的正上方,如图丙所示,A对 B的
压强与B对地面的压强之比为1∶3,则下列说
法错误的是 (D )
第6题图
A.B的质量为8kg
B.A的密度为0.5×103kg/m3
C.叠放后A对B的压强为4000Pa
D.叠放后B对地面的压强为8000Pa
7.(2024苏州一模)A、B是相同材料制成的两个
圆柱体,高度之比为4∶1。将 A竖直放在水平
桌面上,B置于 A上面正中央(图甲),此时 A
对桌面的压强与B对A的压强之比为3∶1,则
A、B的体积之比VA∶VB= 2∶1 。将 A、B倒
置后放在水平桌面上(图乙),则 A对 B的压
强与B对桌面的压强之比p1∶p2= 4∶3 。
第7题图
8.(2024广西)某次加工螺母的过程中,裁出底
面为正八边形的金属柱体,其质量为 7.68×
10-2kg,底面积为4.8×10-4m2。如图甲所
示,金属柱体放在水平地面上,其对地面的压
强为 1600 Pa;从中心挖出和其等高、底面
半径为r的圆柱体后,分别如图乙和图丙所示
放在水平地面上,对地面的压强分别为 p乙和
p丙,且 p乙∶p丙 =20∶17,则 r约为 1 cm。
[已知该金属密度为8×103kg/m3,正八边形
面积公式 S=2(1+槡2)a
2,取槡2=1.4、π=
3.1、g取10N/kg]
甲
乙
丙
第8题图
9.(水平切割+叠放)如图所示,实心正方体 A、
B放置在水平地面上,物体 A的质量为6kg,
物体B所受的重力为80N,A、B的边长分别
为10cm和20cm。(g取10N/kg)
(1)求物体A所受的重力;
(2)求物体B对水平地面的压强;
(3)将物体B沿水平方向切去一部分,并将切
去部分平放在物体 A上,使物体 B切去部分
对物体A的压强与物体 A对地面的压强之比
为1∶3,求物体B切去部分的质量。
第9题图
05
第十单元 压强
10.(水平切割 +叠放|2018河北37题6分)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0.6×103kg/m3,质量为12
kg,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10
N/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地面的压
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。
(4) 若在甲的上方水平截去一定质
量Δm并叠放在乙的正上方后,甲剩余圆柱
体对水平地面的压强恰好等于此时乙对水
平地面压强的最大值的一半,求甲截去的
质量
。
15
众相原创 赋能中考 河北物理
11.(水平切割 +叠放)质量分布均匀的实心圆
柱体甲和乙放置在水平桌面上(未画出),分
别沿水平方向在甲、乙的上表面切去一定高度,
其剩余部分对桌面的压强与切去的高度h的关
系如图所示,已知甲的密度为4×103kg/m3,
g取10N/kg。求:
(1)圆柱体甲的高度;
(2)当切去的高度为12cm时,圆柱体乙剩
余部分对桌面的压强;
(3)当切去的高度均为h0时,圆柱体甲、乙剩
余部分对桌面的压强相等,此时把乙切去的
部分叠放在甲剩余部分的上表面,若 S甲 =
4S乙,求叠放后甲对地面的压强。
第11题图
解:(1)圆柱体甲的
高度为20cm(详见
解析);
(2)由图可知,开始
时乙对水平桌面的
压强p乙=6000Pa,高度h乙 =30cm=0.3m,
由p=ρgh可得圆柱体乙的密度:ρ乙 =
p乙
gh乙
=
6000Pa
10N/kg×0.3m=2×10
3kg/m3;
当切去的高度为12cm时,圆柱体乙剩余部
分对桌面的压强 p乙′=ρ乙g(h乙 -h)=2×
103kg/m3×10N/kg×(0.3m-0.12m)=3
600Pa;
(3)当切去的高度均为h0时,圆柱体甲、乙剩
余部分对桌面的压强相等,
由p=ρgh得:ρ甲g(h甲-h0)=ρ乙g(h乙-h0),
即:4×103kg/m3×10N/kg×(0.2m-h0)=
2×103kg/m3×10N/kg×(0.3m-h0),
12.(竖直切割+叠放)如图所示,实心柱体甲和
乙放在水平地面上。甲的质量为2kg,高度为
0.1m,密度为2×103kg/m3(g取10N/kg)。
(1)求甲的体积V甲;
(2)求甲对地面的压强p甲;
(3)若柱体甲、乙的底面积S甲∶S乙 =2∶1,现沿
竖直方向将乙切去三分之一体积,并将切去
部分叠放到甲上面,求甲对地面压强的增加
量Δp甲与乙剩余部分对地面压强p乙的比值。
第12题图
解:(1)甲的体积 V甲 =
m甲
ρ甲
=
2kg
2×103kg/m3
=10-3m3;
(2)甲的底面积 S甲 =
V甲
h甲
=
10-3m3
0.1m =0.01m
2,
甲对地面的压强:p甲 =
F甲
S甲
=
G甲
S甲
=
m甲 g
S甲
=
2kg×10N/kg
0.01m2
=2000Pa;
(3)沿竖直方向将乙切去三分之一体积,并将
切去部分叠放到甲上面,甲对地面的压强p甲′=
F甲′
S甲
=
G甲 +
1
3G乙
S甲
,甲对地面压强的增加量
Δp甲 =p甲′-p甲 =
G甲 +
1
3G乙
S甲
-
G甲
S甲
=
G乙
3S甲
=
G乙
3×2S乙
=
G乙
6S乙
,
沿竖直方向将乙切去13体积,乙剩余部分对地
面的压强p乙=
F乙
S乙′
=
G乙-
1
3G乙
S乙-
1
3S乙
=
2
3G乙
2
3S乙
=
G乙
S乙
,
甲对地面压强的增加量 Δp甲与乙剩余部分
对地面压强p乙的比值
Δp甲
p乙
=
G乙
6S乙
G乙
S乙
=16
。
25
河北物理
左手指和气球的受力面积
13.增大压强 增大摩擦 形状
14.(1)凹陷程度 控制变量法
(2)甲、乙 (3)受力面积
(4)错误 比较时没有控制受力面积相同
(5)=
二阶 情境·模型提升练
15.解:(1)空心砖的重力
G=mg=1.5kg×10N/kg=15N;
(2)空心砖放在水平地面上,压力 F=G=15N,接触
面积S=50cm2=5×10-3m2;
压强p=FS=
15N
5×10-3m2
=3000Pa;
(3)根据p=FS可知,空心砖平放、侧放、竖放于水平
地面上时,物体对地面压力相等,接触面积之比等于
压强的反比,故三个面积之比为
1
2∶
1
3∶
1
6=3∶2∶1;竖
放时面积为50cm2,则侧放时面积为100cm2,平放时
面积为150cm2,但平放时底面有 14的面积是空心
孔,故整个底面(含空心孔)的面积为
150cm2÷(1-14)=200cm
2,
整个 砖 块 (含 空 心 孔)的 体 积 为 V=abc=
ab·bc·槡 ac 槡= 50×100×200cm
3=1000cm3,
空心部分占了
1
4,
故材料部分体积V′=1000cm3×34=750cm
3;
空心砖块材料的密度为ρ=mV′=
1.5kg
750cm3
=2g/cm3。
小专题培优2 固体压强的切割、叠放模型
一阶 基础模型分点练
1.1×104 2.5×103 2.3.2×104
3.0.8×103 1600 变小
(1)350 (2)320 (3)400
4.1∶9 27∶8
二阶 重难模型提升练
5.> < 【解析】由于甲、乙都为柱形固体,对水平面
的压强p=FS=
G
S=
mg
S=
ρVg
S=
ρShg
S =ρgh,已知p甲 =
p乙,h甲 <h乙,根据 p=ρgh可知 ρ甲 >ρ乙;根据 p=ρgh
得ρ甲gh甲 =ρ乙gh乙,则ρ甲h甲 =ρ乙h乙,剩余部分对桌面
的压力等于剩余部分的重力,由 G=mg=ρVg=ρShg
可得 F甲 =ρ甲h
2
甲hg=ρ甲h甲h甲hg,F乙 =ρ乙h
2
乙hg=
ρ乙h乙h乙hg,因为ρ甲h甲 =ρ乙h乙,h甲 <h乙,所以ρ甲h甲h甲
×hg<ρ乙h乙h乙hg,所以F甲 <F乙。
6.D
7.2∶1 4∶3
8.1600 1 【解析】图甲中金属柱体的重力 G=mg=
7.68×10-2kg×10N/kg=0.768N,金属柱体放在水
平地面上时对地面的压力 F压 =G=0.768N,此时金
属柱体对地面的压强 p=
F压
S=
0.768N
4.8×10-4m2
=1600
Pa。由正八边形的面积公式 S=2a2( 槡1+2)可知,正
八边形的边长 a= S
2( 槡1+2槡 )
= 4.8×10
-4m2
2( 槡1+2槡 )
=
0.01m=1cm,平放在水平地面上的金属柱体对地面
的压强p=FS=
G
S=
mg
S=
ρVg
S =
ρShg
S =ρgh,即平放在
水平地面上的金属柱形对地面的压强大小只与金属
的密度和高度有关,由图甲和乙可知,这两种情况下,
金属柱体的密度和高度都相等,因此甲、乙两图中金
属柱体对地面的压强大小相等,即 p乙 =p=1600Pa,
则金属柱体的高 h=p
ρg
= 1600Pa
8×103kg/m3×10N/kg
=
0.02m=2cm,由p乙∶p丙 =20∶17可知,图丙中金属柱
体对地面的压强p丙 =
17
20×p乙 =
17
20×1600Pa=1360
Pa,图丙中的受力面积S丙 =ah=1cm×2cm=2cm
2,
图丙中金属柱体的重力:G丙 =F丙 =p丙S丙 =1360Pa×
2×10-4m2=0.272N,则挖出圆柱体的重力ΔG=G-
G丙 =0.768N-0.272N=0.496N,由G=mg可知,挖
出圆柱体的质量Δm=ΔGg=
0.496N
10N/kg=4.96×10
-2kg,
挖出圆柱体的体积 ΔV=Δmρ
=4.96×10
-2kg
8×103kg/m3
=6.2×
10-6m3=6.2cm3,挖出圆柱体的底面积 ΔS=ΔVh=
6.2cm3
2cm =3.1cm
2,由S=πr2可知,挖出圆柱体的底面
半径r= ΔS槡π=
3.1cm2
槡3.1 =1cm。
9.解:(1)物体A所受的重力 GA=mAg=6kg×10N/kg
=60N;
(2)物体B对水平地面的压强p=FS=
GB
S=
80N
(0.2m)2
=2×103Pa;
(3)设物体B切去部分的质量为m′,将物体B切去部
分放在物体A上,
物体B切去部分对物体A的压强pB=
m′g
SA
……①,
物体A对水平地面的压强pA=
m′g+GA
SA
……②,
由于pB∶pA=1∶3……③,
联立①②③,代入数据解得:m′=3kg。
10.解:(1)长方体乙的体积V乙 =abc=0.1m×0.2m×
0.3m=6×10-3m3,
乙的密度ρ乙 =
m乙
V乙
= 5.4kg
6×10-3m3
=0.9×103kg/m3;
(2)甲直立时对水平地面的压力
F甲 =G甲 =m甲g=12kg×10N/kg=120N,
对水平地面的压强
5
众相原创 赋能中考
p甲 =
F甲
S甲
= 120N
4×10-2m2
=3×103Pa;
(3)设在甲上方水平截取的高度为 h,则截取部分的
质量m=ρ甲V截 =ρ甲S甲h,
甲剩余部分对水平地面的压强
p甲′=
F甲′
S甲
=
G甲′
S甲
=
(m甲 -m)g
S甲
,
甲截取部分叠放在乙的正上方后,要使乙对水平面
的压强最小,则乙的受力面积(乙的底面积)应最大,
此时乙的受力面积
S乙 =bc=0.2m×0.3m=6×10
-2m2,
此时乙对水平地面的最小压强
p乙 =
F乙
S乙
=
G总
S乙
=
(m乙 +m)g
S乙
,
由题意可知,p甲′=p乙,
则有
(m甲 -m)g
S甲
=
(m乙 +m)g
S乙
,
即
(12kg-m)g
4×10-2m2
=(5.4kg+m)g
6×10-2m2
,
解得m=5.04kg,
由m=ρ甲S甲h可得甲截去的高度为 h=
m
ρ甲S甲
=
5.04kg
0.6×103kg/m3×4×10-2m2
=0.21m。
(4)甲剩余部分对水平地面的压强
p甲′=
F甲′
S甲
=
G甲′
S甲
=
(m甲 -Δm)g
S甲
,
此时乙的受力面积
S乙′=ab=0.1m×0.2m=2×10
-2m2,
此时乙对水平地面的最大压强 p乙′=
F乙′
S乙′
=
G总′
S乙′
=
(m乙 +Δm)g
S乙′
,
由题意可知,p甲′=
1
2p乙′,
则有
(m甲 -Δm)g
S甲
=12×
(m乙 +Δm)g
S乙′
,
即
(12kg-Δm)g
4×10-2m2
=12×
(5.4kg+Δm)g
2×10-2m2
,
解得m=3.3kg。
11.解:(1)由图可知,开始时甲对水平桌面的压强为p甲
=8000Pa,因均匀实心圆柱体对水平桌面的压强 p
=FS=
G
S=
mg
S=
ρgV
S=
ρgSh
S =ρgh,
所 以 圆 柱 体 甲 的 高 度 h甲 =
p甲
ρ甲g
=
8000Pa
4×103kg/m3×10N/kg
=0.2m=20cm;
(2)由图可知,开始时乙对水平桌面的压强p乙 =
6000Pa,高度h乙 =30cm=0.3m,
由 p=ρgh可得圆柱体乙的密度 ρ乙 =
p乙
gh乙
=
6000Pa
10N/kg×0.3m=2×10
3kg/m3;
当切去的高度为12cm时,圆柱体乙剩余部分对桌面
的压强p乙′=ρ乙g(h乙 -h)=2×10
3kg/m3×10N/kg
×(0.3m-0.12m)=3600Pa;
(3)当切去的高度均为h0时,圆柱体甲、乙剩余部分
对桌面的压强相等,
由p=ρgh得ρ甲g(h甲 -h0)=ρ乙g(h乙 -h0),
4×103kg/m3×10N/kg×(0.2m-h0)=
2×103kg/m3×10N/kg×(0.3m-h0),
解得h0=0.1m,
甲剩余部分的质量为 m剩 =ρ甲V剩 =4×10
3kg/m3×
S甲 ×(0.2m-0.1m)=400kg/m
2×S甲,
乙切去部分的质量为 m切 =ρ乙V切 =2×10
3kg/m3×
S乙 ×0.1m=200kg/m
2×S乙,已知S甲 =4S乙,
叠放后甲对地面的压强为p甲′=
F甲′
S甲
=
m剩g+m切g
S甲
=
400kg/m2×S甲g+200kg/m
2×S乙g
S甲
=4500Pa。
12.解:(1)甲的体积V甲 =
m甲
ρ甲
= 2kg
2×103kg/m3
=10-3m3;
(2)甲的底面积S甲 =
V甲
h甲
=10
-3m3
0.1m =0.01m
2,
甲 对 地 面 的 压 强 p甲 =
F甲
S甲
=
G甲
S甲
=
m甲g
S甲
=
2kg×10N/kg
0.01m2
=2000Pa;
(3)沿竖直方向将乙切去三分之一体积,并将切去部
分叠放到甲上面,
甲对地面的压强p甲′=
F甲′
S甲
=
G甲 +
1
3G乙
S甲
,
甲对地面压强的增加量 Δp甲 =p甲′-p甲 =
G甲 +
1
3G乙
S甲
-
G甲
S甲
=
G乙
3S甲
=
G乙
3×2S乙
=
G乙
6S乙
,
沿竖直方向将乙切去
1
3体积,乙剩余部分对地面的
压强p乙 =
F乙
S乙′
=
G乙 -
1
3G乙
S乙 -
1
3S乙
=
2
3G乙
2
3S乙
=
G乙
S乙
,
甲对地面压强的增加量Δp甲与乙剩余部分对地面压
强p乙的比值
Δp甲
p乙
=
G乙
6S乙
G乙
S乙
=16。
第2节 液体压强
一阶 基础巩固分点练
1.A 2.D 3.不是 大于 4.连通器 小于
5.连通器 4.8 6.1.2×103 < >
7.连通器 0.6×103 8.A 9.B 10.C
11.(1)转换法 (2)无关 (3)深度 (4)C、D (5)侧
壁
小于
6