内容正文:
第九章 压强
专题二 压强的判断和计算
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固体压强
(2024·惠州二模改编)如图是我国自主研发的长航程极地漫游机器人,其质量为480 kg,装有四条履带,每条履带与水平冰面的接触面积为1 500 cm2.(g取10 N/kg)求:
(1)该机器人受到的重力;
解:(1)由题知,机器人的质量m=480 kg
由G=mg得,该机器人的重力G=mg=480 kg×10 N/kg=4 800 N
答:(1)该机器人受到的重力为4 800 N;
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(2)该机器人装载着60 kg的物体静止在水平冰面上时对冰面的压强.
解:(2)该机器人装载60 kg的物体所受的重力
G物=m物g=60 kg×10 N/kg=600 N
水平冰面受到的压力F=G总=G+G物=4 800 N+600 N=5 400 N
该机器人与水平冰面的总接触面积
S=4×1 500 cm2=6 000 cm2=0.6 m2
此时机器人对冰面的压强p===9×103 Pa
答:(2)该机器人装载着60 kg的物体静止在水平冰面上时对冰面的压强为9×103 Pa.
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变式1 [科学思维]如图1所示,金属正方体的质量为4 kg,底面积S=0.01 m2.另一金属圆台重60 N,上底面积为S1,下底面积为S2(已知:S1<S<S2).把正方体、圆台分别按图2和图3所示的方式静止放置在水平地面上.g取10 N/kg.
图1
(1)求金属正方体所受重力的大小;
解:(1)金属正方体所受的重力G=mg=4 kg×10 N/kg=40 N
答:(1)金属正方体所受的重力为40 N;
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(2)求图2中,两块金属整体对水平地面的压强;
图2
解:(2)题图2中两块金属整体对水平地面的压力F=G+G'=40 N+60 N=100 N
与地面的接触面积是金属正方体的底面积
S=0.01 m2
此时两块金属整体对水平地面的压强
p===10 000 Pa
答:(2)两块金属整体对水平地面的压强为10 000 Pa.
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(3)与图2相比,图3中圆台对正方体的压强 (选填“变大”“变小”或“不变”),判断的依据是
.
图3
变大
压力一定时,受力面积
越小,压强越大
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根据公式p=计算压强,关键是确定压力大小,水平放置时F=G总=mg;找准受力面积很重要,属于易错点,还要注意单位换算:1 m2=102 dm2=104 cm2=106 mm2.
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固、液体的压力、压强综合计算与判断
(2024·茂名期末改编)如图所示,水平桌面的正中央放着一个重为30 N的圆形鱼缸,其底面积为1 200 cm2.现向鱼缸内装入20 cm深、质量为27 kg的水.(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)求:
(1)水对鱼缸底的压强;
解:(1)鱼缸中水的深度h=20 cm=0.2 m
水对鱼缸底的压强
p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.2 m=2 000 Pa
答:(1)水对鱼缸底的压强为2 000 Pa;
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(2)鱼缸底部受到的水的压力;
解:(2)鱼缸的底面积S=1 200 cm2=0.12 m2
鱼缸底部受到的水的压力F=pS=2 000 Pa×0.12 m2=240 N
答:(2)鱼缸底部受到的水的压力为240 N;
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(3)桌面受到的压强(鱼和水草等装饰的重量忽略不计).
解:(3)鱼缸中水的重力G水=m水g=27 kg×10 N/kg=270 N
因为鱼缸水平放置,所以鱼缸对桌面的压力
F'=G缸+G水=30 N+270 N=300 N
桌面受到的压强 p'===2 500 Pa
答:(3)桌面受到的压强为2 500 Pa.
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变式2 如图所示,小倩同学提了11 kg的水给树苗浇水,已知桶自身质量为1 kg,桶的底面积为5×10-2 m2(桶的厚度不计),桶中水深h为15 cm,提水时手的受力面积为0.8×10-3 m2.(ρ水=1.0×103 kg/m3,
g=10 N/kg)求:
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(1)水对桶底的压强;
解:(1)水的深度h=15 cm=0.15 m
水对桶底的压强
p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.15 m=1 500 Pa
答:(1)水对桶底的压强为1 500 Pa;
(2)水对桶底的压力;
解:(2)水对桶底的压力F=pS=1 500 Pa×5×10-2 m2=75 N
答:(2)水对桶底的压力为75 N;
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(3)提水时手受到的压强.
解:(3)水和桶的总重力
G=(m水+m桶)g=(11 kg+1 kg)×10 N/kg=120 N
手受到的压力F'=G=120 N
手受到的压强p'===1.5×105 Pa
答:(3)提水时手受到的压强为1.5×105 Pa.
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(2024·广州黄埔区期末)如图所示,甲、乙、丙是三个底面积不同的圆柱形容器,且S甲<S乙<S丙,容器内装有质量相同的不同液体,液体对容器底部的压强分别为p甲、p乙、p丙,它们的大小关系是( A )
A
A. p甲>p乙>p丙
B. p甲=p乙<p丙
C. p甲<p乙<p丙
D. 无法比较
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【解析】由题图可知,三个容器都为柱形容器,液体对容器底的压力都等于液体的重力,甲、乙、丙三个容器中液体的质量相等,则液体的重力相等,所以,甲、乙、丙三个容器中液体对容器底的压力相同,即F甲=F乙=F丙,由于S甲<S乙<S丙,由p=知液体对容器底部的压强p甲>p乙>p丙,故A正确、BCD错误.
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变式3 (2024·广州越秀区期末改编)如图所示,质地均匀且等高的实心物体甲、乙放在水平地面上,甲是圆柱体,乙是长方体,甲、乙的重力分别为G甲、G乙,G甲>G乙,它们的底面积分别为S甲、S乙,S甲>S乙,密度分别为ρ甲、ρ乙,ρ甲<ρ乙.甲、乙对地面的压力分别为F甲、F乙,对地面的压强分别为p甲、p乙,则下列关系正确的是( D )
D
A. F甲>p甲>p乙 B. F甲<p甲<p乙
C. F甲=p甲=p乙 D. F甲> p甲<p乙
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(2024·重庆期中改编)如图所示,底面
积、质量均相同的甲、乙两个容器置于水平桌
面上,装有不同液体,容器对桌面的压强相等.
现将两个相同的小球(小球沉底)分别放入甲、
乙两个容器中,小球不吸收液体,液体不溢出.
下列判断正确的是( B )
B
A. 放入小球前,容器内的液体质量关系:m甲>m乙
B. 放入小球前,液体对容器底部的压强关系:p甲<p乙
C. 放入小球后,容器对桌面的压力关系:F压甲>F压乙
D. 放入小球后,液体对容器底部的压强关系:p甲>p乙
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变式4 如图所示,玻璃杯中装有3×10-4 m3的水,水深10 cm,若玻璃杯的重力为1 N,底面积为20 cm2,水平桌面的面积为0.5 m2,杯壁厚度不计,水对杯底的压力为 N,若将一个重
9 N的金属挂件放入玻璃杯中,水面上升5 cm,此时水对玻璃杯的压强为 Pa,玻璃杯对水平桌面的压强为 Pa.
(ρ水=1.0×103 kg/m3,g=10 N/kg)
2
1.5×103
6.5×103
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压力、压强的分析和计算
固体 液体
一般情况 先求压力(水平面上F=G总),再求压强p=. 先求压强p=ρgh,再求压力F=pS.
特殊情况 匀质柱体对水平面的压强p=ρgh. 柱形容器中的液体对容器底的压力等于液体的重力,即F=G,p==.
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