第10单元 小专题培优2 固体压强的切割、叠放模型-【众相原创·赋能中考】2025年中考物理分层进阶练习册(河北专用)

2024-12-14
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 第十单元 压强 2 固体压强的切割、叠放模型 !"# $%/0()* Âà 1 ϔà 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 Âà 2 ÐÑà 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。 Âà 3 Æhà 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 +"# 9:/012* 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

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