内容正文:
2024-2025学年苏科版物理八年级下册同步学习精讲练(新教材)第9章 压强和浮力
课时9.1 压强
(知识导学+考点讲练+优选真题培优练)
目录
学习目标导航 1
知识点01:探究影响压力的作用效果的因素 2
知识点02:压强 3
知识点03:减小或者增大压强的方法及其应用 4
易错考点点拨 4
考点精讲精练 5
考点01:压力的大小 5
考点02:压力的方向 6
考点03:压力的示意图 8
考点04:压力的比较大小 10
考点05:探究影响压力作用效果的因素 12
考点06:压强的概念 14
考点07:压强的单位 15
考点08:压强的公式的应用 16
考点09:p=pgh计算规则柱体的压强 19
考点10:固体压强的比较大小 21
考点11:压强的叠块 23
考点12:压强的切割 26
考点13:压强的变化量 29
考点14:减小压强 34
考点15:增大压强 35
优选真题培优练 36
1、了解压强的定义。
2、掌握压强的计算公式P=F/S。
3、知道压强的大小与哪些因素有关。
4、能够运用压强的知识解释生活中的现象。
知识点01:探究影响压力的作用效果的因素
1.实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究压力作用效果与下面因素有关。
(2)实验原理:。
(3)实验方法:控制变量法、转换法。
2.实验器材:小桌子、海绵、砝码。
3.器材作用及图像
(1)小桌子:实验主体。
(2)砝码:提供压力。
(3)海绵:体现压力作用效果。
4.实验步骤
步骤①如图甲,把小桌腿朝下放在泡沫塑料下;观察泡沫塑料被压下的深度。
步骤②如图乙,在桌面下放一个砝码观察泡沫塑料被压下的深度。
步骤③再把小桌翻过来,如图丙,观察泡沫塑料被压下的深度。
5.实验结论及应用
(1)受力面积一定时,压力越小,作用效果越明显。
(2)压力大小一定时,受力面积越小,作用效果越明显。
特别提醒
1.压力与重力的区别
(1)定义:重力是由于地球的吸引而使物体受到的力;压力指垂直作用在物体表面下的力。
(2)产生原因:重力的产生原因是地球对物体的吸引;压力的产生原因是物体间的相互挤压。
(3)力的方向:重力的方向是竖直向下;压力的方向是垂直于物体表面并指向被压物体。
(4)力的性质:重力属于重力;压力属于弹力。
(5)作用点:重力的作用点是物体的重心;压力的作用点是被压物体表面。
(6)施力物体:重力的施力物体是地球;压力的施力物体是另一物体。
(7)受力物体:重力的受力物体是地面附近的物体;压力的受力物体是被挤压的物体。
2.压力与重力的联系
(1)物体在水平支持面下,在竖直方向下只受重力和支持力且物体处于平衡状态时,F=G。
(2)压力不一定是由于物体受到重力而产生的。
(3)物体由于受到重力作用,可以产生压力,但压力的大小不一定等于物体的重力。
知识点02:压强
1.压强的定义:压强是表示压力作用效果(形变效果)的物理量,符号为p。
2.压强的单位:在国际单位制中,压强的单位是帕斯卡,简称帕(符号是Pa),即牛顿/平方米,压强的常用单位有千帕(符号是KPa)、千克力/平方厘米、托。
特别提醒
1、压力和压强是截然不同的两个概念:压力是支持面下所受到的并垂直于支持面的作用力,跟支持面面积,受力面积大小无关;压强是物体单位面积受到的压力,跟受力面积有关。
2、压力、压强的单位的区别:压力的单位是牛顿,跟一般力的单位是相同的;压强的单位是一个复合单位,它是由力的单位和面积的单位组成的,在国际单位制中是牛顿/平方米,称“帕斯卡”,简称“帕”。
3.压强的计算
(1)压强公式:(适用范围:这是压强的定义式,适用于所有物体间的压强计算,无论气体、固体、液体)。
特别提醒
(1)压强的计算,需要确定压力、面积,要注意面积的计算与单位,其中压力的确定是难点;错误判断物体间的压力,进行受力分析是关键;物体间接触部分的面积,一般与较小的物体面积相同。
(2)特色情况下可以用公式p=ρgh求固体压强,例如:将一密度均匀,高为h的圆柱体放在水平桌面下,桌面受到的压强:P=F/S=G/S=mg/S=ρgSh/S=ρgh。但这只是一种特殊情况,不能由此认为固体对支持物产生压强都可以用p=ρgh来计算。但对液体来说无论容器的形状如何都可以用p=ρgh计算液体内某一深度的压强。
知识点03:减小或者增大压强的方法及其应用
1.固体压强大小的比较
(1)准确判断压力、受力面积及其变化:固体压强的大小与压力的大小、受力面积有关。
(2)找准产生压强的压力和该压力的受力面积是关键;抓住“谁对谁的压强”,找到压力的施力物体和受力物体,以及这两个物体的接触面积就可以准确判断压力和受力面积。利用公式,采用控制变量法。
2.减小压强方法
(1)压力一定,增大受力面积。
(2)受力面积一定,减小压力。
(3)同时减小压力,增大受力面积。
应用:①载重卡车装有许少的车轮。②房屋建在较小的地基下。③书包带做得较宽。
3.增大压强方法
(1)压力一定,减小受力面积。
(2)受力面积一定,增大压力。
(3)同时增大压力,减小受力面积。
应用:①速滑运动员的冰鞋装有冰刀。②投向靶盘的飞镖。③用力刹车。
1.转换法的应用:通过海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果。
2.控制变量法的应用:
(1)探究压力作用效果与压力大小的关系时,应保持受力面积不变,改变压力大小。
(2)探究压力作用效果与受力面积的关系时,应保持压力不变,改变受力面积的大小。
3.材料的选择:选用海绵而不用木板,是为了便于观察实验现象。
4.多次实验的目的:使实验结论具有普遍性。
(1)压力是由于相互接触的两个物体互相挤压发生形变而产生的弹力。
(2)重力始终是竖直向下的,而压力垂直于作用面向下,因此压力和重力不是相互作用力。
5.物体所受的压力与受力面积之比叫做压强,压强是用来表示压力作用效果的物理量。
6.牛顿是力的国际单位;帕斯卡是压强的国际单位,它们都是以科学家的名字命名的。
7.学会用表述法表述物理量,熟记压强的单位及压力与压强的区别。
8.压强的计算,需要确定压力、面积.要注意面积的计算与单位,其中压力的确定是难点.错误判断物体间的压力,进行受力分析是关键;物体间接触部分的面积,一般与较小的物体面积相同。
考点01:压力的大小
【例题精讲】(2024春•横州市期末)一个桥头立着如图所示的限重标志牌,过桥汽车对该桥面的压力不应超过( )
A.15N B.1.5×105N C.1.5×104N D.1.5×103N
【思路点拨】限重标志牌的作用是提醒司机所驾驶车辆的总质量不得超过所标定的数值,根据G=mg得到过桥汽车的最大重力即可得到汽车对桥面的最大压力。
【规范解答】解:由图示可知该桥限载标准为15t=1.5×104kg,则限重标志牌的作用是提醒司机所驾驶车辆的总质量不允许超过2×104kg;
车从桥上通过时允许对桥的最大压力为:
F=G=mg=1.5×104kg×10N/kg=1.5×105N,故B正确。
故选:B。
【考点评析】本题考查压力与重力的关系和重力公式的应用,解答此题的关键是理解标志牌上数字的含义,还要知道不能超载,以免产生车祸,出现危险。
【巩固训练一】(2024秋•虹口区校级期末)如图所示,压力与重力大小关系表示正确的有( )
A.①②③ B.①②④ C.①③④ D.②③④
【思路点拨】根据圆柱状容器底部所受液体的压力与容器中液体重力相等即可比较;利用二力平衡和相互作用力知识分析解答。
【规范解答】解:
①中圆柱状容器底部所受液体的压力与容器中液体重力相等,故①正确;
②中容器中的液体质量大于相同底面积圆柱状容器中液体的质量(液体密度和高度相同),因此,②中圆柱状容器底部所受液体的压力小于容器中液体重力,故②正确;
③④中物体都为固体,放在水平面静止,物体受到的重力与受到的支持力为平衡力,大小相等。而支持力与物体对水平面的压力为相互作用力,大小也相等,因此,物体对水平面的压力大小等于物体受到的重力,故③正确,④错误。
故选:A。
【考点评析】本题考查压力与重力联系与区别,关键是理解圆柱状容器底部所受液体的压力与容器中液体重力相等。
【巩固训练二】(2024春•城区校级期末)如图物体重5N,当F=20N时,物体在墙上静止不动,此时墙受到的压力是 20 N,物体受到的摩擦力是 5 N。物体受到摩擦力的方向为 竖直向上 。
【思路点拨】先分析物体的受力情况,物体静止处于平衡状态,由平衡条件可求出摩擦力的大小。
【规范解答】解:物体静止在墙上,水平方向上,受到压力和墙面的支持力,是平衡力,大小相等,墙对物体的支持力与物体对墙的压力是一对相互作用力,大小相等,为20N;竖直向下的重力G=5N,竖直向上的静摩擦力f,物体在竖直方向上静止,所以重力与摩擦力是一对平衡力,所以f=G=5N。
故答案为:20;5;竖直向上。
【考点评析】这是一道关于二力平衡的问题,解题时应先对物体进行受力分析,然后由平衡条件求解,要注意总结解题思路。
考点02:压力的方向
【例题精讲】(2024春•高碑店市期末)如图所示,停在斜坡上的汽车对地面有压力作用。压力的定义:垂直作用在物体接触面并指向接触面的力。那么定义中的“物体”在此指的是 地面 (选填“汽车”或“地面”),压力的方向为图中 ② (选填“①”“②”“③”或“④”)所示,在此压力作用下发生形变的是 地面 (选填“汽车”或“地面”)。
【思路点拨】垂直压在物体表面上的力叫压力;压力属于弹力,是由受力物体发生形变引起的。
【规范解答】解:根据压力的定义可知,定义中的“物体”是受力面,汽车对斜坡的压力作用在斜坡上,因此物体在此指的是地面,地面受到汽车的压力。
压力垂直于支持面,并且指向支持面,因此压力的方向为图中②。
地面受到汽车的压力,在此压力作用下发生形变的是地面。
故答案为:地面;②;地面。
【考点评析】此题考查压力的定义和方向,属于基础知识考查,难度较小。
【巩固训练一】(2024•江汉区二模)如图所示,A是放在水平桌面上的物体,右边用不可伸长的细线通过滑轮与B物体相连,物体A与B所受到的重力分别为10N和3N。现在A物体刚好能沿桌面向右匀速运动;然后用水平向左的力F拉物体A使其向左沿直线运动。则下列说法正确的是( )
A.物体A向左匀速运动时,它受到的拉力F等于6N
B.物体A向左加速运动时,受到的滑动摩擦力越来越大
C.物体A向左加速运动时,A对B的拉力大于B对A的拉力
D.物体A对水平桌面的压力大小为3N,方向竖直向下,作用在物体A上
【思路点拨】(1)物体A在物体B的作用下向右匀速直线运动,物体A在水平方向上受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力作用,根据二力平衡条件求出摩擦力大小;
(2)滑动摩擦力的大小只与压力大小和接触面的粗糙程度有关;
(3)物体间力的作用是相互的,其大小相等、方向相反、作用在两个物体上、作用在同一条直线上;
(4)在水平面上的物体对地面的压力等于自身重力,压力的方向是垂直于接触面向下。
【规范解答】解:A、物体A水平向右运动时,在水平方向上受到物体B对物体A施加的水平向右的拉力为3N、水平向左的摩擦力作用,因物体A处于匀速直线运动状态,则摩擦力和拉力是平衡力,所以水平向左的摩擦力与向右的拉力大小相等,为3N;
物体A水平向右匀速直线运动时,水平方向上受到水平向左的拉力、水平向右的拉力3N(物体B对物体A施加的)、水平向右的摩擦力3N.水平向左的拉力和水平向右的拉力、水平向右的摩擦力是平衡力,水平向左的拉力=水平向右的拉力+水平向右的摩擦力=3N+3N=6N,故A正确;
B、物体A水平向左运动和水平向右运动时,由于压力不变,接触面粗糙程度不变,物体A受到的摩擦力不变,所以物体A水平向左加速运动时,受到水平向右的摩擦力也是3N,故B错误;
C、物体A向左加速运动时,A对B的拉力和B对A的拉力是一对相互作用力,大小相等,故C错误;
D、物体A在水平桌面上,此时压力等于重力,为10N,故D错误。
故选:A。
【考点评析】本题的重点是摩擦力大小的判断,根据滑动摩擦力大小的影响因素,判断出物体A向左和向右运动的摩擦力大小不变,再根据物体A做匀速直线运动,利用平衡力条件求出拉力大小。
【巩固训练二】(2024春•即墨区期中)如图中物体对支持面的压力表示正确的是( )
A. B.
C. D.
【思路点拨】压力是指垂直作用在物体表面上的力,压力的方向垂直于接触面指向受压物体,据此分析即可解答。
【规范解答】解:
正方体木块对接触面的压力的作用点应该在木块与接触面的中点上,方向垂直于接触面指向受压物体,故D正确、ABC错误。
故选:D。
【考点评析】本题考查压力的作用点以及压力的方向,难度不大。
考点03:压力的示意图
【例题精讲】(2024秋•滨城区校级期中)图中正确表示压力示意图的是( )
A. B.
C. D.
【思路点拨】压力是垂直作用在物体表面上的力,所以它的方向总是垂直于物体的表面;重力是由于地球的吸引而使物体受到的力,重力的方向总是竖直向下;当把物体放在水平地面上时,对地面的压力是由重力引起的。
【规范解答】解:压力是垂直作用在物体表面上的力,所以它的方向总是垂直于物体的表面,作用点在物体的接触面上,而图A、B的作用点在重心,表示的是重力,故AB错误;C表示支持力,只有D选项符合压力条件,表示压力的示意图。
故选:D。
【考点评析】注意:压力不是重力,这是两个完全不同的概念,只有当物体自由放置在水平面上时,压力的大小才等于重力。
【巩固训练一】(2023春•庆阳期末)如图所示,木块A从斜面上滑下时,对斜面的压力的示意图正确的是 甲 ;此时木块所受摩擦力的方向沿斜面 向上 (选填“向上”或“向下”)。
【思路点拨】物体对斜面的压力,作用在斜面上,作用点就画在斜面上,方向是垂直斜面并且指向斜面内部;
摩擦力的方向与物体运动方向或运动趋势的方向相反。
【规范解答】解:物体对斜面的压力F的作用点在物体与斜面接触面的中点处,过此点作垂直于斜面向下的力,甲图正确,木块A从斜面上滑下时,因为摩擦力的方向与相对运动方向相反,故木块所受摩擦力的方向沿斜面向上。
故答案为:甲;向上。
【考点评析】本题考查压力与摩擦力的方向,属于基础题,难度较小。
【巩固训练二】(2024•泸县二模)一个木块静止在斜面上,请在图中作出木块所受摩擦力和对斜面的压力的示意图。
【思路点拨】木块在斜面上有沿斜面下滑的趋势,而摩擦力的方向与物体相对运动的方向或运动趋势的方向相反,据此判断木块所受摩擦力的方向;
木块对斜面的压力,作用在斜面上,则作用点就画在斜面上,方向是垂直于斜面向下。
【规范解答】解:木块静止在斜面上时,有向下运动的趋势,故木块受到沿斜面向上的静摩擦力,过木块的重心沿斜面向上画一条有向线段,并标上摩擦力的符号“f”;
木块对斜面的压力的作用点在接触面的中点处,过此点沿垂直于斜面向下的方向画一条有向线段,并标上压力的符号“F”;如下图所示:
【考点评析】本题考查了力的示意图的画法,力的示意图要表示出力的作用点和力的方向;注意:本题中摩擦力的受力物体是木块,压力的受力物体是斜面,因此这两个力的作用点不能都画在木块上。
考点04:压力的比较大小
【例题精讲】(2024•花山区一模)如图所示:甲、乙是轻质薄壁的容器,底面积相等,分别放入完全相同的两小球后加水至水面相平。若从两容器中将小球分别取出后,水对容器底部的压力变化量分别为ΔF甲水、ΔF乙水,则ΔF甲水 < ΔF乙水(选填“>”、“<”或“=”)。
【思路点拨】根据Δp=ρgh和ΔF=ΔpS进行分析。
【规范解答】解:由容器的形状知将两小球分別从容器中取出后,甲容器液面降低的比乙液面降低的少,由Δp=ρgh知甲容器底部的压强变化量小于乙容器底部的压强变化量,由ΔF=ΔpS知水对容器底部的压力变化量分別ΔF甲水<ΔF乙水。
故答案为:<。
【考点评析】本题考查液体压力的比较,难度不大。
【巩固训练一】(2024春•朝阳区期末)水平桌面上放置装有水的底面积相等的两个容器,完全相同的两个小球分别放入两容器中后,水面相平,如图所示。将两小球分别从两容器中取出后,两容器中的水对容器底的压力分别为F甲、F乙,则下列判断正确的是( )
A.F甲<F乙 B.F甲=F乙 C.F甲>F乙 D.无法判断
【思路点拨】由容器的形状判断出将两小球分别从两容器中取出后甲、乙容器液面高低,由p=ρgh判断出甲、乙容器底部的压强,由F=pS判断出水对容器底部压力的关系。
【规范解答】解:由容器的形状知将两小球分别从两容器中取出后,甲容器液面降低的比乙液面降低的少,取出小球之后,甲容器中水面高,h甲大于h乙,由p=ρgh知甲容器底部的压强大于乙容器底部的压强,p甲大于p乙,两个容器底面积相同,由F=pS知水对容器底部的压力F甲大于F乙。
故ABD错误,C正确。
故选:C。
【考点评析】此题综合考查了压强的大小比较,有一定的难度。
【巩固训练二】(2023•佛冈县模拟)两个完全相同的圆柱形容器放在水平桌面上,其中分别装有质量相等的甲和乙两种液体,液面高度如图所示。甲、乙容器中液体的密度分别为ρ甲、ρ乙,甲、乙两容器对水平桌面的压力分别为F甲、F乙,则下列判断中正确的是( )
A.ρ甲>ρ乙、F甲=F乙 B.ρ甲<ρ乙、F甲=F乙
C.ρ甲<ρ乙、F甲<F乙 D.ρ甲>ρ乙、F甲<F乙
【思路点拨】(1)两个完全相同的圆柱形容器,分别装有质量相等的甲和乙两种液体,由图可知其体积的大小关系,由密度公式分析其密度的大小关系;
(2)容器对水平桌面的压力等于容器和液体的总重力。
【规范解答】解:
两个完全相同的圆柱形容器,其底面积S相同,由图可知液体的深度h甲<h乙,则液体的体积V甲<V乙,质量m相等,由ρ可知,ρ甲>ρ乙;
两个容器完全相同,则两容器的重力相等;质量相等的甲和乙两种液体,其重力相同,因容器对水平桌面的压力等于容器和液体的总重力,故两容器对桌面的压力相等,即F甲=F乙。
故选:A。
【考点评析】本题主要考查了密度公式的灵活运用,明确容器对水平桌面的压力等于容器和液体的总重力是关键。
考点05:探究影响压力作用效果的因素
【例题精讲】(2024•钢城区校级三模)如图所示,为了防止磕碰伤害到人,小梅的妈妈给家具尖锐的拐角处都包上了保护套,小梅按压时发现,保护套非常柔软,易发生形变。据此,小梅提出了下面的四个问题,其中最具有探究价值又易于探究的问题是( )
A.人磕碰到家具的拐角受到伤害的程度与哪些因素有关?
B.压力的作用效果与受力面积的大小是否有关?
C.压力的作用效果与压力的大小是否有关?
D.压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小是否有关?
【思路点拨】影响压力作用效果的因素有压力的大小和受力面积的大小,结合题意提出最具有探究价值又易于探究的问题。
【规范解答】解:由题意可知,保护套非常柔软,易发生形变,若用相同的压力进行按压,包上保护套后受力面积增大,压力的作用效果不明显,因此,最有探究价值且易于探究的科学问题是:压力的作用效果与受力面积的大小是否有关?
故选:B。
【考点评析】本题考查了对实验探究中的提出问题环节的理解,提出问题是科学探究过程的首个重要环节,注意:提出最具有探究价值又易于探究的问题时,问题不能过大,且容易进行探究。
【巩固训练一】(2024春•牡丹区期末)学习压力的作用效果时,老师组织同学们进行了如图所示的活动:用食指和大拇指轻轻夹着三角尺,比较两个手指的感受;再加大两个手指对三角尺的压力,比较与之前两个手指的感受。根据以上活动中的感受,大家提出了以下四个问题,其中最有探究价值且易于探究的科学问题是( )
A.活动中手指的感受与压力大小是否有关?
B.压强的大小与哪些因素有关?
C.压力的作用效果与哪些因素有关?
D.压力的作用效果与压力大小和受力面积有什么关系?
【思路点拨】两个手指感受不同反映了压力作用效果的大小,影响压力作用效果的因素是压力和受力面积的大小,由此考虑探究。
【规范解答】解:ABCD、由题意可知,实验中用食指和大拇指轻轻夹着三角尺,比较两个手指的感受,此时压力相同,受力面积不同,可探究压力的作用效果与受力面积有什么关系;同时,再加大两个手指对三角尺的压力,比较与之前两个手指的感受,受力面积不再变化,但压力增大,比较其中一个手指的感受,可探究压力的作用效果与压力大小有什么关系,因此,最有探究价值且易于探究的科学问题是:压力的作用效果与压力大小和受力面积有关?故ABC错误、D正确。
故选:D。
【考点评析】此类问题是考查对实验探究中的提出问题环节的理解与掌握情况,提出问题是科学探究过程的首个重要环节,也是物理科学研究中重要的一个环节。
【巩固训练二】(2023春•润州区期末)如图所示,小李利用一支尖头铅笔体验“压力作用效果与受力面积的关系”,为完成实验,他需控制 压力大小 相等,为此他应将铅笔如图 1 (选填“1”或“2”)放置,此实验中两个手指对铅笔的压力属于 平衡力 (选填“平衡力”或“相互作用力”)。
【思路点拨】研究压力作用效果与受力面积的关系,要控制压力大小相同,据此分析;
因铅笔处于静止状态,故在水平方向上受到此平衡力的作用。
【规范解答】解:小李利用一支尖头铅笔体验“压力作用效果与受力面积的关系”,要控制压力大小相同,1中两手指受到的压力相同,2中因铅笔的重力作用,两手指受到的压力大小不同,为完成实验,他应将铅笔如图1放置,因铅笔处于静止状态,故此实验中两个手指对铅笔的压力(都作用在铅笔上)属于平衡力。
故答案为:压力大小;1;平衡力。
【考点评析】本题研究压力作用效果与受力面积的关系,考查控制变量法及二力平衡知识的运用。
考点06:压强的概念
【例题精讲】(2023春•榆树市校级月考)对于形状规则的柱体,计算其对支持面的压强时,可以用公式 p=ρgh ,可见,柱体压强与 密度 和 高度 有关。
【思路点拨】对于形状规则的柱体,对水平面的压力等于重力,根据p、G=mg和ρ进行推导,然后分析其压强大小的影响因素。
【规范解答】解:对于形状规则的柱体,对水平面的压力等于重力,根据p、G=mg和ρ可得:pρgh,由此可知,柱体压强与密度和高度有关。
故答案为:p=ρgh;密度;高度。
【考点评析】对于形状规则的柱体,计算其对支持面的压强时,可以用公式p=ρgh,应该作为一条定理来掌握,基础题目。
【巩固训练一】(2024春•临沂期末)受强冷空气影响,2024年2月4日,罗庄迎来强降雪。两个人并肩走过雪地,留下一深一浅的脚印,下列说法正确的( )
A.踩成浅脚印的人鞋底面积较大
B.踩成深脚印的人体重更大
C.深脚印压力与受力面积比值更大
D.以上说法都不正确
【思路点拨】压强是表示压力作用效果的物理量,是指单位面积受到的压力,其公式是p。
物体对水平面的压力等于自身的重力。沙滩可近似看成水平面。
【规范解答】解:压强与受力面积和压力有关,踩的脚印深浅说明压强的大小,踩成深脚印的人对雪地压强较大,踩成浅脚印的人对雪地压强较小。踩成深脚印的人体重不一定大,还与鞋底的受力面积有关;踩成浅脚印的人对雪地的压强小,但鞋底的面积不一定大,还与人的体重有关;踩成深脚印的人对雪地压强较大,由可知,深脚印压力与受力面积比值更大。故ABD错误,C正确。
故选:C。
【考点评析】本题考查影响压强大小的因素,属于中等题。
【巩固训练二】(2024春•新城区期末)汽车超载致使公路损坏严重,也存在着严重的安全隐患,所以治理汽车超载势在必行。你认为超载汽车对公路的损坏主要取决于( )
A.汽车对公路的压力 B.汽车对公路的压强
C.汽车的行驶速度 D.汽车的惯性
【思路点拨】汽车超载对公路的压力就越大,压力大对路面产生的压强就越大;压强大就标志着压力的作用效果明显,对公路损坏就越严重。
【规范解答】解:汽车超载现象异常突出,超载导致对地面的压力增大(压力F=G),由p可知,受力面积一定时,压强增大,压力作用效果越明显,对路面的损坏就越严重;故超载汽车对公路的损坏主要取决对公路的压强;故B正确;
而汽车的压力大小、速度大小和惯性不是对公路损坏的主要原因;故ACD错误;
故选:B。
【考点评析】正确理解压强是指压力的作用效果是解答此题的关键。
考点07:压强的单位
【例题精讲】(2024春•遵化市期中)在国际单位制中,压强的单位是( )
A.米 B.牛顿 C.帕斯卡 D.千克
【思路点拨】帕斯卡是压强的国际单位。
【规范解答】解:A.长度的国际单位是米,故A错误;
B.力的国际单位是牛顿,故B错误;
C.压强的国际单位是帕斯卡,故C正确;
D.质量的国际单位是千克,故D错误。
故选:C。
【考点评析】本题主要考查了同学们对各个物理量单位的掌握,平时要注意积累。
【巩固训练一】(2024•萨迦县模拟)物理学中,压强的国际单位是( )
A.牛顿 B.帕斯卡 C.焦耳 D.瓦特
【思路点拨】根据对常见物理量及其单位的掌握作答。
【规范解答】解:在物理学中,
A、牛顿是力的基本单位,故A不符合题意;
B、帕斯卡是压强的基本单位,故B符合题意;
C、焦耳是功和各种能量的基本单位,故C不符合题意;
D、瓦特是功率的基本单位,故D不符合题意。
故选:B。
【考点评析】此题考查的是我们对常见物理量及其单位的掌握情况,属于识记性知识的考查,比较简单,容易解答。
【巩固训练二】(2024•庐阳区校级一模)人站立时的压强约为1.5×105Pa,其中1.5×105Pa,表示的物理含义为 每平方米面积上受到的压力是1.5×105N 。
【思路点拨】物体单位面积上受到的压力叫做压强。
【规范解答】解:人站立时的压强约为1.5×105Pa,其中1.5×105Pa,表示的物理含义为1m2面积上受到的压力是1.5×105N。
故答案为:每平方米面积上受到的压力是1.5×105N。
【考点评析】此题考查压强的定义,属于识记内容,比较简单。
考点08:压强的公式的应用
【例题精讲】(2023秋•安庆期末)如图所示,甲物重40N,乙物重30N,甲、乙均静止,不计测力计自重及绳子与定滑轮之间的摩擦力,则弹簧测力计的示数为 30 N,如果甲物体是边长为10cm的正方体,则甲物体对水平地面的压强为 1000 Pa。
【思路点拨】(1)乙对弹簧测力计施加了一个向右的拉力,该拉力等于乙的重力,即弹簧测力计的示数;
(2)甲受到竖直向上的拉力、竖直向上的支持力和竖直向下的重力而静止,据此求支持力,甲物体对水平地面的压力等于支持力,已知甲物体的边长可求得其底面积,由p可求得甲物体对水平地面的压强。
【规范解答】解:
乙由于自身的重力对弹簧测力计施加了一个向右的30N的拉力,弹簧测力计的示数等于30N;
甲受到竖直向上的拉力、竖直向上的支持力和竖直向下的重力,
F支=G甲﹣F拉=40N﹣30N=10N。
甲物体对水平地面的压力F=F支=10N,
甲物体底面积S=10cm×10cm=100cm2=0.01m2,
甲物体对水平地面的压强p1000Pa。
故答案为:30;1000。
【考点评析】本题考查压力、压强的有关计算问题,并考查受力分析有关知识,弹簧测力计处于静止状态时,受到的力是平衡力,弹簧测力计的示数等于其中一个力的大小。
【巩固训练一】(2024春•吐鲁番市期末)质量相等且分布均匀的A、B两个立方体,A的边长为B的一半,如图甲、乙所示静置在水平地面上。若甲图中A对B的压强为p1,B对地面的压强为p2;乙图中B对A的压强为p3,A对地面的压强为p4。则下列计算结果均正确的是( )
①p1:p2=2:1
②p3:p4=4:1
③p1:p3=1:2
④p2:p4=1:4
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
【思路点拨】(1)由正方体棱长比可得其体积比,已知质量关系可知重力关系,甲图中A对B的压力等于A的重力,乙图中B对A的压力等于B的重力,受力面积均等于A的底面积,根据p求出甲图中A对B的压强与乙图中B对A的压强之比;
(2)根据S=L2求出底面积之比,甲图中B对地面的压力和乙图中A对地面的压力均等于正方体A、B的重力之和,根据p压强之比。
【规范解答】解:由题意可知,A、B两个立方体质量相等,则二者的重力也相等,即GA=GB;
甲图中A对B的压力F1=GA,B对地面的压力F2=GA+GB,
设A的边长为l,底面积为l2,则B的边长为2l,底面积为4l2,
甲图中A对B的压强:p1,
甲图中B对地面的压强:p2,
乙图中,B对A的压力F3=GB,A对地面的压力F4=GA+GB,
乙图中B对A的压强:p3,
乙图中A对地面的压强:p4,
则p1:p2:2:1;
p3:p4:1:2;
p1:p3:1:1;
p2:p4:1:4,
所以②③错误,①④正确,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选:D。
【考点评析】本题考查重力公式、面积之比以及压强之比,题目有一定的难度。
【巩固训练二】(2024春•滨湖区期末)如图甲所示,一块质量分布均匀的长木板平放在水平桌面上,对长木板施加一个水平向右的推力F,使木板沿着桌面缓慢做水平向右的直线运动,直到木板长度的四分之一伸出桌面时停止运动。此过程中木板对桌面的压强p与木板被推动距离s的关系图象如图乙所示。已知木板宽为0.2m,下列说法中正确的是( )
A.长木板的底面积为0.2m2
B.当s=0.25m时,木板对桌面的压力为8N
C.当s=0.2m时,木板对桌面的压强为48Pa
D.移动过程中,木板对桌面的压力先不变后增大
【思路点拨】(1)由图乙得到木板伸出桌面的长度,进而得到木板的长度,利用面积公式得到长木板的底面积;
(2)由图乙得到木板没有伸出桌面时其对桌面的压强,利用压强公式得到木板对桌面的压力,木板对桌面的压力等于木板的重力,当s=0.25m时,木板处于平衡状态,此时其对桌面的压力F也等于木板的重力;
(3)当s=0.2m时,利用面积公式得到木板与桌面间的受力面积,此时木板对桌面的压力等于木板的重力,利用压强公式得到木板对桌面的压强;
(4)移动过程中,由于木板在竖直方向上始终处于二力平衡状态,木板对桌面的压力始终等于其重力。
【规范解答】解:A、由图乙知,木板伸出桌面的长度为L=0.25m﹣0.1m=0.15m,木板的长度为a=4L=4×0.15m=0.6m,长木板的底面积为S=a×b=0.6m×0.2m=0.12m2,故A错误;
B、由图乙知,当木板没有伸出桌面时,其对桌面的压强p=40Pa,木板的重力G=F=pS=40Pa×0.12m2=4.8N,当s=0.25m时,木板处于平衡状态,其对桌面的压力F'=G=4.8N,故B错误;
C、当s=0.2m时,木板与桌面间的受力面积S'=[0.6m﹣(0.2m﹣0.1m)]×0.2m=0.1m2,此时木板对桌面的压力F″=G=4.8N,木板对桌面的压强p'48Pa,故C正确;
D、移动过程中,由于木板在竖直方向上始终处于二力平衡状态,所以木板对桌面的压力始终等于其重力,故D错误。
故选:C。
【考点评析】本题考查压强公式的应用,正确解答本题的关键是知道s>0.1m时,木板才伸出桌面。
考点09:p=pgh计算规则柱体的压强
【例题精讲】(2024春•巴中期末)如图所示,质地均匀粗细相同的实心圆柱体A,B放在水平地面上。已知它们的密度之比ρA:ρB=2:3,对地面的压强之比pA:pB=1:2。则( )
A.它们的高度之比hA:hB=4:3
B.它们的高度之比hA:hB=2:3
C.它们的质量之比mA:mB=1:3
D.它们的质量之比mA:mB=1:2
【思路点拨】(1)根据求出实心圆柱体A、B的高度之比;
(2)由得它们的质量之比。
【规范解答】解:AB.它们的高度之比
故AB不正确;
CD.它们的质量之比
故D正确,C不正确。
故选:D。
【考点评析】本题考查压强公式以及重力公式的灵活运用,难度不大。
【巩固训练一】(2024春•和平区校级月考)如图所示是甲、乙两种物质的质量和体积的关系图象,A和B分别是由甲、乙两种物质构成的两个正方体,当A、B静置在水平地面上时,对水平地面的压强之比为8:1,则A的底面积与B的底面积之比是( )
A.1:1 B.2:1 C.1:4 D.4:1
【思路点拨】(1)根据图象读出任意一组质量和体积,利用密度公式求出两物质的密度,进一步求出它们的密度之比;
(2)圆柱体对水平地面的压力和自身的重力相等,则对水平地面的压强pρgh,据此求出实心圆柱体A、B的高度之比,由S=a2算出A的底面积与B的底面积之比。
【规范解答】解:由图可知,当乙物质的质量为4.0g时,体积为2.0cm3,则乙物质的密度为
由图可知,当甲物质的质量为8.0g时,体积为1.0cm3,则甲物质的密度为
A物体的密度等于甲物质的密度,B物体的密度等于乙物质的密度,所以A、B的密度之比为
而当正方体对静置在水平地面上时,对水平地面的压强为
可知,A、B的高度之比为
则A的底面积与B的底面积之比为
故选:D。
【考点评析】本题考查了密度公式和压强公式的应用,关键是根据图象得出两物质的密度之比和推出规则形状物体如正方体、长方体、圆柱体对水平地面压强的表达式p=ρgh的应用。
【巩固训练二】(2024春•和平区期中)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(选填“>”“=”或“<”)。
【思路点拨】由于甲、乙都为柱形固体,对水平面的压强用pρgh分析,由甲、乙对水平地面的压强和高度的关系即可判断甲、乙材料的密度关系;
根据p=ρgh可得ρ甲h甲与ρ乙h乙的关系,
剩余部分对桌面的压力等于剩余部分的重力,由G=mg=ρVg=ρShg表示F甲与F乙,据此可知F甲与F乙的大小关系。
【规范解答】解:由于甲、乙都为柱形固体,对水平面的压强:pρgh,
已知p甲=p乙,h甲<h乙,根据p=ρgh得ρ可知ρ甲>ρ乙;
根据p=ρgh得ρ甲h甲g=ρ乙h乙g,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hg=ρ甲h甲h甲hg,F乙=ρ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。
故答案为:>;<。
【考点评析】此题考查固体压强的特殊计算,即当固体为柱形时,可以用pρgh公式计算。
考点10:固体压强的比较大小
【例题精讲】(2024•玉溪三模)如图所示,一质量均匀的长方体木板放在水平桌面上静止,①②③各为其中的,此时它对桌面的压强为p。小龙同学首先只切除①,余下的木板对桌面的压强为p1,则p > p1;然后再切除③,余下的木板对桌面的压强为p2,则p1 = p2(两空均选填“>”或“=”或“<”)。
【思路点拨】根据静止放在水平面上的物体对水平面的压力等于物体的重力,设①②③每部分的重力为G,底面积为S,则整个长方体木板的重力为3G,底面积为3S,根据p分别求出p;p1;p2,比较得出结论。
【规范解答】解:静止放在水平面上的物体对水平面的压力等于物体的重力。
设①②③每部分的重力为G,底面积为S,则整个长方体木板的重力为3G,底面积为3S。
根据题意,由p可得:p;p1;p2。
比较可知:p>p1;p1=p2。
故答案为:>;=。
【考点评析】本题考查固体压强的大小比较,知道静止放在水平面上的物体对水平面的压力等于物体的重力、明确受力面积的大小是关键。
【巩固训练一】(2024春•潮南区校级期末)如图所示,将质量分布均匀的长方体置于水平桌面上,现分别按照图示的方法切去一半,则剩余部分对桌面压强最小的是( )
A. B. C. D.
【思路点拨】长方体在水平桌面上,对桌面的压力F=G=mg,现分别按照图示的方法切去一半,根据G的变化确定压力的变化,由图判断出受力面积的变化,由压强公式p即可知长方体对桌面的压强变化。
【规范解答】解:将长方体切去一半后,剩余阴影部分对桌面的压力也会变为原来的一半,即四种切法剩余阴影部分对桌面的压力相同,
C答案的切法受力面积最大,由p可知,阴影部分此时对桌面压强最小。
故选:C。
【考点评析】在压强变化的题目中,要注意是怎么切的,不同的切法会导致不同的压强变化。还要知道影响压强大小的因素。
【巩固训练二】(2024春•高坪区校级期中)如图所示,取完全相同的长方体1块、2块、3块分别竖放、平放、侧放在水平地面上,它们对地面的压强分别为pa、pb和pc(已知长方体的长>宽>高),则( )
A.pa=pc>pb B.pa=pc<pb C.pa=pb>pc D.pa<pb<pc
【思路点拨】(1)物体放在水平地面上时,对地面的压力等于其自身的重力;
(2)根据压强公式p,考虑在不同的情况下受力面积的大小,从而确定压强的大小。
【规范解答】解:设长方体物体的长、宽、高分别为a、b、h,
则pa,
pb,
pc,
由题和图知,a>b>h,且h,
所以,它们对地面的压强关系为:pa=pc>pb。
故选:A。
【考点评析】此题主要考查学生对压强的大小及其计算的理解和掌握,要知道在水平面上对地面的压力等于物体自身的重力。
考点11:压强的叠块
【例题精讲】(2024春•江岸区校级月考)如图所示,A、B是两个同样材料制成的实心正方体,边长之比为1:2,将B叠放在A上后再放在水平桌面中央,则B对A的压强与A对桌面的压强之比为( )
A.1:2 B.1:8 C.2:9 D.8:9
【思路点拨】由图可知:B与A的接触面积等于A与地面的接触面积;由压强公式可知:B对A的压强与A对桌面的压强之比等于B对A的压力与A对桌面的压力之比;因物体对桌面的压力大小等于物体的重力,则B对A的压强与A对桌面的压强之比应等于B的重力与叠放体AB的总重力之比;已知正方体A、B密度相同,已知正方体棱长之比,由重力公式求出两正方体的重力之比,进而求出B的重力与叠放体AB的总重力之比,即可求出B对A的压强与A对桌面的压强之比。
【规范解答】解:由图可知:正方体B与A的接触面积跟正方体A与桌面的接触面积相等,由压强公式可知:B对A的压强与A对桌面的压强之比应等于B对A的压力与A对桌面的压力之比,即pBA:pA地=FBA:FA地;因物体对桌面的压力大小等于物体的重力,FBA=GB,FA地=GA+GB,则B对A的压强与A对桌面的压强之比应等于B的重力与叠放体AB的总重力之比,即pBA:pA地=GB:GA+GB;
已知边长之比为1:2,由体积公式可知:正方体体积之比为;由题意可知:正方体A、B密度相同,由重力公式可知:正方体重力之比为,;
则,故ABC错误、D正确。
故选:D。
【考点评析】本题考查压强的叠块问题、压强公式的应用。解题关键是熟练运用压强公式,将求压强之比问题转化为求重力之比。
【巩固训练一】(2024•临清市模拟)A、B两个实心正方体的质量相等,密度之比ρA:ρB=8:1,若按甲、乙两种不同的方式,分别将它们叠放在水平地面上(如图所示),则地面受到的压力之比和压强之比分别是( )
①F甲:F乙=1:1
②p甲:p乙=1:2
③F甲:F乙=1:2
④p甲:p乙=1:4
A.①和② B.②和④ C.①和④ D.②和③
【思路点拨】甲、乙两图中,地面受到的压力等于总重力,总重力相等,压力相等;
根据V计算A、B体积之比,根据数学方法计算边长之比,计算面积之比,根据p计算压强之比。
【规范解答】解:甲、乙两图中,地面受到的压力等于总重力,所以压力之比F甲:F乙=1:1;
A、B体积之比,
A、B边长之比,
A、B面积之比,
甲图中地面受到的压强p甲,
乙图中地面受到的压强p乙,
压强之比,故ABD错误,C正确。
故选:C。
【考点评析】本题要求学生知道水平地面上的固体,对地面的压力等于总重力;要求学生能够灵活运用固体压强公式p进行计算。
【巩固训练二】(2024春•越秀区校级期中)四个完全相同的立方体物体,每个立方体的质量为1kg;单个立方体放在水平面上静止时,它对地面的压强为1000Pa;(g=10N/kg)
(1)当四个立方体按图甲的方式放在水平面上静止时,地面受到的压力为 40 N;压强 1000 Pa;
(2)当四个立方体按图乙的方式放在水平面上静止时,地面受到的压力为 40 N;压强 4000 Pa。
【思路点拨】(1)根据G=mg得出四个立方体的重力;
当四个立方体按图甲的方式放在水平面上静止时,地面受到的压力等于四个立方体的重力之和,即 40N;单个立方体放在水平面上静止时对地面的压强为 1000Pa,根据p得出单个立方体底面积;四个立方体按图甲方式放置时与地面的接触面积为单个立方体底面积的 4 倍,根据p得出压强;
(2)当四个立方体按图乙的方式放在水平面上静止时,地面受到的压力同样为 40N;此时与地面的接触面积为单个立方体底面积,根据p得出压强。
【规范解答】解:(1)每个立方体的质量为 1kg,则每个立方体的重力为G=mg=1×10=10N,
四个立方体的重力为4×10N=40N,
当四个立方体按图甲的方式放在水平面上静止时,地面受到的压力等于四个立方体的重力之和,即 40N;单个立方体放在水平面上静止时对地面的压强为 1000Pa,单个立方体底面积为
,
四个立方体按图甲方式放置时与地面的接触面积为单个立方体底面积的 4 倍,则压强为
;
(2)当四个立方体按图乙的方式放在水平面上静止时,地面受到的压力同样为 40N;此时与地面的接触面积为单个立方体底面积,所以压强为
。
故答案为:
(1)40;1000;(2)40;4000。
【考点评析】本题考查压强的计算,是一道综合题。
考点12:压强的切割
【例题精讲】(2024•贺州一模)如图,在水平地面上有两个同种材料做成的均匀正方体金属块甲、乙,密度为3×103kg/m3,它们的边长之比为1:2,甲的边长为10cm,则甲对地面的压强为 3×103 Pa;若乙沿水平方向切割一部分叠放在甲的正上方,此时甲、乙对地面的压强相等,则乙正方体切去的高度为 2 cm。
【思路点拨】(1)密度均匀,形状规则的物体产生的压强,可以根据液体压强公式计算;
(2)利用p,根据此时甲、乙对地面的压强相等,列等式计算。
【规范解答】解:(1)正方体金属块甲密度为3×103kg/m3,甲的边长为h甲=10cm=0.1m,密度均匀,所以甲对地面的压强为:p甲=ρgh甲=3×103kg/m3×10N/kg×0.1m=3×103Pa;
(2)根据甲、乙密度为3×103kg/m3,它们的边长之比为1:2,甲的边长为10cm,所以h乙=2×10cm=20cm=0.2m,若乙沿水平方向切割一部分高度为h叠放在甲的正上方,
此时甲、乙对地面的压强相等:p′甲=p′乙,则ρg(0.2m﹣h);
解得h=0.02m=2cm。
故答案为:3×103;2。
【考点评析】本题考查压强的计算,固体压强的理解应用,注意受力面积找准确。
【巩固训练一】(2024春•沙坪坝区校级期末)如图所示,一直角三棱劈放置在水平桌面上,三棱劈的密度均匀且底面为矩形,其对桌面的压强为p0。若沿图中虚线将右上侧切掉,剩余部分对桌面的压强为p。关于p0和p的大小关系,下列判断正确的是( )
A.p=p0 B.p<p0 C.p>p0 D.都有可能
【思路点拨】直角三棱劈的体积公式为,由p算出对桌面的压强,若沿图中虚线将右上侧切掉,剩余部分仍为一个直角三棱劈,且高度h和密度ρ不变,根据p=ρgh判断出三棱劈对桌面压强的变化。
【规范解答】解:直角三棱劈的体积为:,
三棱劈对桌面的压强为:
,
若沿图中虚线将右上侧切掉,剩余部分仍为一个直角三棱劈,且高度h和密度ρ不变,根据p=ρgh知三棱劈对桌面的压强不变,即p=p0,故A正确。
故选:A。
【考点评析】本题考查了压强公式的应用,熟练公式即可解答。
【巩固训练二】(2024•沭阳县校级三模)两个质量分布均匀的正方体放在水平地面上如图甲所示,将A沿水平方向切去高为L的部分,并把切去部分叠放在B上,B对地面的压强为pB,A剩余部分对地的压强为pA,pA、pB与L的变化关系如图乙所示。以下说法错误的是( )
A.切除之前,A的重力为40N
B.A与B的密度之比为2:1
C.L=5cm时,pA:pB=4:7
D.若将B叠放在A上,A对地面的压强为2×104Pa
【思路点拨】(1)由图乙知A和B原来对地面的压强相同,均为4000Pa,A的边长hA=10cm=0.1m,由面积公式和体积公式分别得到A的面积和体积,物体单独放置在水平面上时,物体的重力与物体对地面的压力相等,由压强公式得到切除之前,A的压力即为A的重力;
(2)由重力公式得到物体A的质量,由密度公式得到A的密度,利用压强公式和B单独放置在水平地面上的压强和A全部放置在B上时,B对地面的压强数值之比得到B的重力,由重力公式得到物体B的质量,由压强公式得到物体B的底面积,由面积公式和体积公式得到物体B的体积,由密度公式得到B的密度,进而得到A与B的密度之比;
(3)当L=5cm时,A切去一半体积,A的质量减半、重力减半,对地面的压力减半,A与地面的接触面积不变即SA不变,由压强公式知A对地面的压强减半,变为2000Pa,A切去部分放置在B上之后,先求出B对地面的压力,再由压强公式得到B对地面的压强,即可得到当L=5cm时,pA与pB之比;
(4)若将B叠放在A上,先求出A对地面的压力,再由压强公式得到A对地面的压强。
【规范解答】解:A、由图乙知A和B原来对地面的压强相同,均为p0=4000Pa,A的边长hA=10cm=0.1m,
则A的面积SA=(hA)2=(0.1m)2=0.01m2,
A的体积为VA=(hA)3=(0.1m)3=0.001m3,
物体单独放置在水平面上时,物体的重力与物体对地面的压力相等,切除之前,A的重力GA=FA=p0SA=4000Pa×0.01m2=40N,故A正确;
B、物体A的质量mA4kg,
A的密度ρA4000kg/m3,
B单独放置在水平地面上时对地面的压强p04000Pa……①
由图乙知,当A全部放置在B上时,B对地面的压强pB5000Pa……②
由①②知:GB=160N,
物体B的质量mB16kg,
物体B的底面积SB0.04m2,
物体B的体积VB=()3=()3=0.008m3,
B的密度ρB2000kg/m3,
则A与B的密度之比为4000kg/m3:2000kg/m3=2:1,故B正确;
C、当L=5cm时,A切去一半体积,A的质量减半、重力减半,对地面的压力减半,A与地面的接触面积不变即SA不变,由p知A对地面的压强减半,变为2000Pa,
A切去部分放置在B上之后,B对地面的压力FB=GBGA=160N40N=180N,
B对地面的压强pB4500Pa,
则L=5cm时,pA:pB=2000Pa:4500Pa=4:9,故C错误;
D、若将B叠放在A上,A对地面的压力F'A=GA+GB=40N+160N=200N,
A对地面的压强为p'A2×104Pa,故D正确。
故选:C。
【考点评析】本题考查压强公式的灵活运用,正确读取图中信息是解题的关键,题目有一定的难度。
考点13:压强的变化量
【例题精讲】(2024•重庆模拟)水平地面有一底面积为150cm2的柱形容器,内装有适量的水。底面积为50cm2,高为10cm的柱体B漂浮在水面上,如图甲所示,此时B浸入水中深度为7cm。另有一边长为10cm的正方体A,A的顶部有细线,用手拉着细线,使A的底部从刚好接触B顶部开始向下移动,移动距离与细线拉力的变化如图乙所示。整个移动过程A、B始终保持竖直状态,B的重力为 3.5 N,h从0到7cm,容器对水平面的压强变化了 500 Pa。
【思路点拨】(1)最开始柱体B漂浮在水面上,求出排开水的体积,根据F浮=ρ水gV排可求出柱体B受到的浮力,根据物体沉浮的条件可求出柱体B的重力;
(2)由图乙可知,在第一个拐点时物体B刚好完全浸没,在第二个拐点时容器中充满水,此时h=4cm,A的下底面处于原液面下1cm处,A物体向下移动4~7cm时,水溢出容器外,溢出的水的体积等于物体A从4cm到7cm时浸入的体积,根据G溢=m溢g=ρ水V溢g求出溢出的水的重力,根据体积关系求出甲图中容器水面以上的高度,当h=7cm时,A的底面距原水面4cm,B已完全浸入水中,进而求出A浸入水中深度,由图乙可知,此时细线的拉力为0,A、B作为一个整体漂浮在液面上,只受到水的浮力与重力,根据体积公式求出A、B整体排开水的体积,根据阿基米德原理求出A、B整体受到的浮力,根据力平衡条件求出A物体的重力,容器中A浸入前后相比增加了A物体的重力减小了溢出水的重力,即ΔF=GA﹣G溢,根据Δp求器对水平面的压强变化量。
【规范解答】解:(1)由题可知,最开始柱体B漂浮在水面上,
此时柱体B排开水的体积为:
VB排=SBhB浸=50cm2×7cm=350cm3=3.5×10﹣4m3,
柱体B受到的浮力为:
FB浮=ρ水gVB排=1.0×103kg/m3×10N/kg×3.5×10﹣4m3=3.5N,
由物体漂浮条件可知,B的重力:
GB=FB浮=3.5N;
(2)物体A的底面积:
SA=10cm×10cm=100cm2,
由图乙可知,在第一个拐点C时物体B刚好完全浸没,在第二个拐点D时容器中充满水,此时h=4cm,A的下底面处于原液面下1cm处,A物体向下移动4~7cm时,水溢出容器外,溢出的水的体积等于物体A从4cm到7cm时浸入的体积:
V溢=SAh'=100cm2×(7cm﹣4cm)=300cm3=3×10﹣4m3,
溢出的水的重力:
G溢=m溢g=ρ水V溢g=1×103kg/m3×3×10﹣4m3×10N/kg=3N,
当h=4cm时,容器中充满水,此时A的下底面处于原液面E下lcm处,设甲图中容器水面以上的高度为H,则有:
S容H=SA(H+lcm)+SB(hB﹣hB浸),
150cm2×H=100cm2×(H+lcm)+50cm2×(10cm﹣7cm),
解得,甲图中容器水面以上的高度为:
H=5cm,
由题分析可知,当h=7cm时,A的底面距原水面4cm,B已完全浸入水中,A浸入水中深度:
hA浸=5cm+4cm=9cm,
由图乙可知,当h=7cm时,细线的拉力为0,A、B作为一个整体漂浮在液面上,只受到水的浮力与重力,此时由A、B排开水的体积:
V排=VB+VA排=50cm2×10cm+100cm2×9cm=1.4×103cm3=1.4×10﹣3m3,
A、B整体受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1.4×10﹣3m3=14N,
物体A受到的重力:
GA=F浮﹣GB=14N﹣3.5N=10.5N,
容器中A浸入前后对水平面的压力变化:
ΔF=GA﹣G溢=10.5N﹣3N=7.5N,
容器对水平面的压强变化了:
Δp500Pa。
故答案为:3.5;500。
【考点评析】本题主要考查了压强及液体压强公式、阿基米德原理以及物体沉浮条件的应用,关键熟练掌握公式,难度较大。
【巩固训练一】(2024•九龙坡区校级模拟)如图所示,实心均匀正方体甲、乙边长之比为1:2,对水平地面的压强相等。现将甲、乙先后叠放到对方的上表面中央,此时甲、乙对水平地面的压强分别为p甲′、p乙′,甲、乙对水平地面的压强变化量分别为Δp甲、Δp乙。则( )
A.p甲′:p乙′=4:1,Δp甲:Δp乙=16:1
B.p甲′:p乙′=4:1,Δp甲:Δp乙=3:1
C.p甲′:p乙′=2:1,Δp甲:Δp乙=3:1
D.p甲′:p乙′=2:1,Δp甲:Δp乙=16:1
【思路点拨】将甲、乙先后叠放到对方的上表面中央时,两种情况下甲和乙对地面的压力相等,都等于甲和乙的总重力;已知甲、乙的边长关系,由面积公式推出两者面积的关系,利用公式p即可推出叠放后p甲′、p乙′的比值;
叠放后甲和乙对水平地面的压强与原来未叠放时的压强之差即为叠放后的压强变化量,由原来甲、乙对水平地面的压强相等可推导出Δp甲、Δp乙的比值。
【规范解答】解:
将甲、乙先后叠放到对方的上表面中央时(如图2),两种叠放情况下甲和乙对地面的压力相等(都等于甲和乙的总重力),即压力F=G甲+G乙,
此时甲、乙对地面的压强分别为:,,
边长之比,由S=h2可得甲、乙的底面积之比为;
故4:1;
没有叠放时(图1),甲、乙对地面的压力都等于自身重力,且原来甲、乙对地面压强相等,
所以根据G=F=pS可得甲、乙的重力之比为:,
叠放后,甲对地面的压强变化量:,
乙对地面压强的变化量:,
故16:1。
故选:A。
【考点评析】本题考查了压强公式的应用,关键是分别表示出甲、乙对地面的压强变化量。
【巩固训练二】(2024春•晋江市期中)如图所示,两个正方体金属块A、B叠放在水平地面上,金属块B对地面的压强为p1。若取走金属块A,金属块B对地面的压强变化量为p2,已知金属块A、B边长之比L1:L2=2:3,p1:p2=3:1,则下列说法正确的是( )
A.金属块A、B的密度之比为27:4
B.金属块A、B的重力之比为2:1
C.将B单独放在水平地面上的压强大于p1
D.将B单独放在水平地面上的压强大于p2
【思路点拨】两个正方体金属块A、B叠放在水平地面上,金属块B对地面的压力等于金属块A、B的重力之和;若取走金属块A,金属块B对地面的压力变化量等于A的重力(即ΔF=GA),根据压强公式表示出原来金属块B对地面的压强p1、取走金属块A后金属块B对地面的压强变化量p2,已知p1:p2=3:1,据此求出金属块A、B的重力之比,由G=mg可得A、B的质量之比;
根据正方体的棱长之比求出A、B的体积之比,根据p求出金属块A与金属块B的密度之比;
将B单独放在水平地面上时,金属块B对地面的压力等于B的重力,再根据压强公式表示出此时B对水平地面的压强p3,并比较p3与p1、p3与p2的大小关系。
【规范解答】解:
AB.A、B叠放在水平地面上时,B对地面的压强为:;
取走A,B对地面的压力变化量等于A的重力(即ΔF=GA),
则B对地面的压强变化量为:p2,
由题意知,
化简解得,即GB>GA;
由G=mg可得;
已知L1:L2=2:3,则正方体金属块A、B的体积之比为;
两金属块的密度之比:,故AB错误;
C.将B单独放在水平地面上时,B对地面的压强:,故C错误;
D.将B单独放在水平地面上时,B对地面的压强:,故D正确。
故选:D。
【考点评析】本题考查了重力公式、密度公式和压强公式的综合应用,要知道物体对水平面的压力等于物体自身的重力,能灵活利用压强公式、重力公式、密度公式进行组合和变形推理得出比例式,并将已知相关量的比值代入计算结果。
考点14:减小压强
【例题精讲】(2024春•南通期末)6月2日,“嫦娥六号”成功登月,登月探测器支架底部安装一个如图所示的宽大圆盘,这是为了( )
A.减小压力 B.增大压力 C.减小压强 D.增大压强
【思路点拨】压强大小跟压力大小和受力面积大小有关,据此利用控制变量法分析解答。
【规范解答】解:登月探测器支架底部安装一个如图所示的宽大圆盘,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强。
故选:C。
【考点评析】掌握压强大小的影响因素,利用控制变量法解释生活中有关增大和减小压强的问题。
【巩固训练一】(2023秋•文昌校级期末)拖拉机用履带代替了轮子,履带上有几条棱凸起,以下说法正确的是( )
A.履带和棱都为了减小对地面的压强
B.履带和棱都为了增大对地面的压强
C.履带为了减小压强,棱为了增大摩擦
D.履带为了减小压强,棱为了增大压强
【思路点拨】履带式拖拉机用履带不用轮子是为了在压力一定时增大受力面积来减小压强;而凸起的棱是增大接触面的粗糙程度增大摩擦,以防止打滑,据此分析判断。
【规范解答】解:拖拉机的履带与地面的接触面积大,可使地面的受力面积大,在压力一定时,可减小对地面的压强,防止拖拉机下陷;而凸起的棱增大了接触面的粗糙程度,在压力一定时,增大对地面的摩擦,以防止打滑。
故选:C。
【考点评析】这是减小压强方法和增大摩擦力方法的综合题目,应考虑各自的影响因素,具体分析。
【巩固训练二】(2024•牡丹江)一辆质量为40t的坦克,履带和地面接触的总面积为5m2,静止时对水平地面的压强是 8×104 Pa,宽大的履带是通过 增大受力面积 的方法减小对地面的压强。
【思路点拨】根据F=G=mg得到坦克对地面的压力,根据p得到静止时对水平地面的压强,影响压强大小的因素:压力和受力面积;压力一定时,受力面积越大,压强越小。
【规范解答】解:坦克对地面的压力:F=G=mg=40×1000kg×10N/kg=4×105N,
静止时对水平地面的压强:p8×104Pa,
坦克装有宽大的履带是为了通过增大受力面积来减小对地面的压强。
故答案为:8×104;增大受力面积。
【考点评析】本题考查压强的计算和减小压强的方法,关键是对公式及其变形的灵活运用,还要知道在水平地面上压力等于物体本身的重力。
考点15:增大压强
【例题精讲】(2024春•河东区期末)6月18日,2024年全国室外射箭锦标赛(青少年组)在我省圆满落幕。离弦的箭由于 惯性 ,会保持原来的运动状态继续前进;尖锐的箭头可以 增大 (选填“增大”或“减小”)对目标的压强。
【思路点拨】物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性,一切物体都有惯性;
增大压强的方法:在压力一定时,减小受力面积来增大压强;在受力面积一定时,增大压力来增大压强。
【规范解答】解:离弦的箭由于具有惯性要保持原来的运动状态还会继续前行;
尖锐的箭头,受力面积较小,在压力一定的情况下,可以增大对目标的压强。
故答案为:惯性;增大。
【考点评析】此题主要考查学生对惯性和增大压强的方法的理解和掌握。此类现象在日常生活中十分常见,在学习中要注意细心观察,认真领会,用所学知识解决相关的物理问题。
【巩固训练一】(2025•虹口区模拟)书包背带做得较宽是为了( )
A.减小压强 B.增大压强 C.减小压力 D.增大压力
【思路点拨】压强大小跟压力大小和受力面积大小有关。
增大压强的方法:在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;在受力面积一定时,通过增大压力来增大压强。
减小压强的方法:在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强;在受力面积一定时,通过减小压力来减小压强。
【规范解答】解:书包背带做得较宽是为了在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强。
故A正确,BCD错误。
故选:A。
【考点评析】掌握压强大小的影响因素,利用控制变量法解释生活中有关增大和减小压强的问题。
【巩固训练二】(2024秋•永春县期末)下列四个实例中,属于增大压强的是( )
A.铁轨铺在枕木上 B.书包带做得较宽
C.菜刀磨得很锋利 D.滑雪板面积较大
【思路点拨】压强大小跟压力大小和受力面积大小有关;
增大压强的方法:在压力一定时,减小受力面积;在受力面积一定时,增大压力;
减小压强的方法:在压力一定时,增大受力面积;在受力面积一定时,减小压力。
【规范解答】解:ABD、铁轨铺在枕木上、书包带做得较宽、滑雪板面积较大,都是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故B不合题意。
C、菜刀磨得很锋利,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故C符合题意。
故选:C。
【考点评析】这是一道与生活联系非常密切的物理题,在我们日常生活中经常需要根据实际情况来增大或减小压强,要学会学以致用,活学活用,这才是学习物理的真正意义。解答时,要注意使用控制变量法。
1.(2024•河南)如图,把木板放在海绵上,木板上放一水杯,静止时木板保持水平。若水杯重为G1,木板重为G2,水杯底面积为S1,木板底面积为S2,下列说法正确的是( )
A.水杯对木板的压力就是水杯受到的重力
B.水杯对木板的压力和木板对水杯的支持力是平衡力
C.水杯对木板的压强为
D.木板对海绵的压强为
【思路点拨】(1)压力是垂直作用在物体表面上的力,所以它的方向总是垂直于物体的表面,重力的施力物体是地球;只有物体放在水平面上,物体对水平面的压力等于重力;
(2)根据p求出甲对海绵的压强、乙对甲的压强。
【规范解答】解:AC、水杯对木板的压力大小等于水杯受到的重力,但是压力不是重力,
水杯对木板的压强p,故A错误,C正确;
B、水杯对木板的压力和木板对水杯的支持力是一对相互作用力,故B错误;
D、木板对海绵的压强为,故D错误。
故选:C。
【考点评析】本题考查了学生对压力和重力的区别的理解与掌握以及压强的计算,是一道较为简单的应用题。
2.(2024•庐阳区校级模拟)一个中学生静止站立在水平地面上,她对地面的压强最接近下面哪个值( )
A.20Pa B.200Pa C.2000Pa D.20000Pa
【思路点拨】要估测中学生对地面的压强,根据p可知需要先知道中学生的体重和中学生双脚的面积,从而估算压强的大小。
【规范解答】解:中学生平均体重约为500N,两脚的总面积约为0.04m2,
则他对地面的压强为:p1.25×104Pa,与20000Pa比较接近,故D正确。
故选:D。
【考点评析】本题主要考查学生对压强的大小及其计算的掌握情况,能估测人的质量和人站立的着地面积是本题的关键。
3.(2024•达州模拟)如图所示,上、下叠放在一起的实心匀质正方体A、B静置于水平地面上。A对B的压强和B对地面的压强之比为4:5,A、B的边长A之比LA:LB=1:2,则A、B的密度之比为( )
A.2:1 B.1:2 C.4:1 D.1:4
【思路点拨】由A对B的压强和B对地面的压强之比为4:5知,,算出A、B的质量之比;
根据V=L3算出A、B的体积之比,由密度公式算出A、B的密度之比。
【规范解答】解:由A对B的压强和B对地面的压强之比为4:5知,
,解得mB=4mA,即,
A、B的体积之比为:,
则A、B的密度之比为:
2:1,故A正确。
故选:A。
【考点评析】本题考查了密度公式和重力公式、压强公式的应用,要注意物体对水平面的压力和自身的重力相等。
4.(2024春•长宁区校级月考)棱长为a的均匀正方体静止在水平地面上,现从正方体的侧面切割并抽出一个深度为a的圆柱体,如图所示,将该圆柱体竖直摆放在正方体的上表面中央,此时圆柱体对正方体上表面的压强为p1,正方体对地面的压强为p2,则p1与p2的大小关系为( )
A.p1可能大于p2 B.p1一定等于p2
C.p1可能小于p2 D.p1一定小于p2
【思路点拨】假设圆柱体的底面圆的半径为r(2r≤a),正方体的密度为ρ,根据题意可得圆柱体的体积,由密度公式可得圆柱体的质量,根据G=mg可得圆柱体的重力,圆柱体对正方体的上表面中央的压力等于圆柱体的重力,根据可得圆柱体对正方体上表面的压强,正方体对地面的压力等于正方体的重力,根据可得正方体对地面的压强。
【规范解答】解:假设圆柱体的底面圆的半径为r(2r≤a),正方体的密度为ρ,根据题意可得,圆柱体的体积为
,
圆柱体的质量为
,
圆柱体的重力为
,
圆柱体对正方体的上表面中央的压力为
,
圆柱体对正方体上表面的压强为
,
正方体对地面的压力为
,
正方体的底面积为
,
正方体对地面的压强为
,
由此可知,p1=p2,故B正确,ACD错误。
故选:B。
【考点评析】本题考查固体压强的大小比较,难度适中。
5.(2024秋•北流市期末)如图所示,A、B是质量分布均匀的正方体物块,其边长分别为20cm、30cm,密度之比ρA:ρB=3:1。将A放在水平地面上,B放在A的上面,A对水平地面的压强为5100Pa(如图甲),则图甲中,物块A对地面的压力 204 N;若将物块B放在水平地面上,A放在B的上面(如图乙),要使B对地面的压强为3120Pa,应将物块B沿竖直方向切去的体积为 1.2×104 cm3。
【思路点拨】(1)已知正方体A的边长,根据面积公式求出A的底面积;根据压强的变形公式即可求出物块A对地面的压力;
(2)因为水平地面上静止的物体,地面受到的压力等于重力,所以甲、乙的总重力等于图乙中物块A对地面的压力,然后根据密度的变形公式和重力的计算公式即可求出物块A的密度;
沿竖直方向切去物块B后,设剩余部分占物块B体积的比例为x,则由G=mg和p求出切去比。
【规范解答】解:物块A的底面积:
SA(20cm)2=400cm2=0.04m2,
由p可得,物块A对地面的压力:
F=pSA=5100Pa×0.04m2=204N;
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,图乙中物块A、B的总重力G总=F=204N,
由G=mg=ρVg=ρL3g可得:GA+GB=ρAg+ρBg=204N,
因为ρA:ρB=3:1,
所以有:ρA×(0.2m)3×10N/kgρA×(0.3m)3×10N/kg=204N,
解得:ρA=1.2×103kg/m3,
物块A的重力:
GA=ρAg=1.2×103kg/m3×(0.2m)3×10N/kg=96N,
物块B的重:
GB=G﹣GA=204N﹣96N=108N,
图丙中,沿竖直方向切去物块B后,设剩余部分占物块B体积的比例为x,
则物块B剩余部分的底面积为SB•x,物块B剩余部分的重为GB•x,
则由p可得B对地面的压强:pB3120Pa,
即 3120Pa,
解得:x,即将物块B沿竖直方向切去了,切去部分的体积为:
VB(30cm)3= 1.2×104cm3。
故选:204;1.2×104。
【考点评析】本题考查了压力、压强的计算,灵活的运用p是解题的关键,要注意水平面上物体的压力和自身的重力相等。
6.(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,取、π=3.1、g=10N/kg)
【思路点拨】(1)根据G=mg求出图甲中金属柱体的重力,金属柱体放在水平地面上时对地面的压力大小等于金属柱体的重力,根据压强定义式求出此时金属柱体对地面的压强。
(2)根据正八边形的面积公式求出正八边形的边长;根据pρgh分析比较甲、乙两图中金属柱体对地面的压强,并求出金属柱体的高度,再结合p乙:p丙=20:17求出图丙中金属柱体对地面的压强;根据面积公式求出图丙中的受力面积,根据压强定义式求出图丙中金属柱体的重力,进而求出挖出圆柱体的重力,根据G=mg和密度公式求出挖出圆柱体的体积,根据体积公式求出挖出圆柱体的底面积,再利用圆的面积公式求出挖出圆柱体的底面半径r。
【规范解答】解:(1)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:p1600Pa。
(2)由正八边形的面积公式S=2a2(1)可知,正八边形的边长:a0.01m=1cm,
平放在水平地面上的金属柱形对地面的压强:pρgh,
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:h0.02m=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p乙1600Pa=1360Pa,
图丙中的受力面积:S丙=ah=1cm×2cm=2cm2,
由p可知,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:Δm4.96×10﹣2kg,
由ρ可知,挖出圆柱体的体积:ΔV6.2×10﹣6m3=6.2cm3,
由V=Sh可知,挖出圆柱体的底面积:ΔS3.1cm2,
由S=πr2可知,挖出圆柱体的底面半径:r1cm。
故答案为:1600;1。
【考点评析】本题考查密度公式、重力公式和压强定义式的应用,关键是推导出平放在水平地面上的金属柱形对地面的压强表达式。
7.(2024春•宿城区期末)如图所示,用拇指与中指压一支铅笔的两端, 中指 (选填“拇指”或“中指”)受到的压强大,若中指受到的压力为0.1N,笔尖的受力面积为0.2mm2,则中指受到的压强为 5×105 Pa。
【思路点拨】根据物体间力的作用是相互的,判断拇指与中指受到的压力关系,分析受力面积的大小关系,根据p比较压强的大小关系;知道中指受到的压力等于拇指受到的压力,又知道笔尖的受力面积,根据p求出中指受到的压强。
【规范解答】解:两手指同时压同铅笔的两端,由于铅笔处于静止状态,则两手指施加的力是相同的,由物体间力的作用是相互的可知,两手指受到的压力相等,由图可知,中指的受力面积较小,由p可知中指受到的压强大;
中指受到的压力F=0.1N,则中指受到的压强:p5×105Pa。
故答案为:中指;5×105。
【考点评析】本题考查了压强的大小比较和压强的计算,正确的判断中指和拇指之间的压力是关键。
8.(2024春•柳江区期中)质量相等且分布均匀的A、B两个实心立方体,A的边长为B的一半,如图甲、乙所示静置在水平地面上。若甲图中A对B的压强为p1,B对地面的压强为p2;乙图中B对A的压强为p3,A对地面的压强为p4。则最大压强为 p4 ,最小压强为 p2 (选填“p1”“p2”“p3”或“p4”)。
【思路点拨】由正方体棱长比可得其体积比,已知质量关系可知重力关系,根据p进行压强比较。
【规范解答】解:由题意可知,A、B两个立方体质量相等,则二者的重力也相等,即GA=GB;
甲图中A对B的压力F1=GA,B对地面的压力F2=GA+GB,
设A的边长为l,底面积为l2,则B的边长为2l,底面积为4l2,
甲图中A对B的压强:p1,
甲图中B对地面的压强:p2,
乙图中,B对A的压力F3=GB,A对地面的压力F4=GA+GB,
乙图中B对A的压强:p3,
乙图中A对地面的压强:p4。
故p4最大,故p2最小。
故答案为:p4;p2。
【考点评析】本题考查重力公式、面积之比以及压强的比较,题目有一定的难度。
9.(2024春•平桥区期末)如图所示,一木块静止在斜面上,请画出该木块所受重力以及木块对斜面压力的示意图。
【思路点拨】(1)重力是物体受到的力,因此根据规则物体的重心在物体的几何中心,重力的方向总是竖直向下的,过物体的重心表示出重力的方向即可;
(2)压力是接触面受到的力,因此压力的作用点在接触面上,即物体与接触面的中点;然后根据压力的方向垂直于受力面,并过压力作用点表示出压力的方向即可。
【规范解答】解:
(1)过物体的重心画一条带箭头的线段,方向竖直向下,符号为G;
(2)在斜面上选取物体与接触面的中点为压力的作用点,过压力作用点画垂直于斜面向下、带箭头的线段,符号为F;
如图所示:
【考点评析】本题的关键是确定压力和重力的作用点和方向,并会用力的图示表示力的三要素,注意物体对斜面的压力要小于物体所受重力。
10.(2024•凉州区校级模拟)画出如图中液体对容器上A、B两点的压力。
【思路点拨】首先根据p=ρgh分析A、B两处受到的压强大小,然后利用p分析A、B两处所受压力大小,再根据力的示意图的画法画出示意图。
【规范解答】解:由于液体内部向各个方向都有压强,所以液体向各个方向都有压力,压力垂直作用在容器侧壁上,
因为A点的深度小于B点的深度,
所以根据p=ρgh可知,A点受到的压强小于B点受到的压强,
又因为F=pS,A、B两处面积相同,
所以,A点受到的压力小于B点受到的压力;
A、B 两点所受液体压力的示意图如图所示:
【考点评析】此题主要考查的是液体压力的特点,通过液体压力的方向和大小作图。
11.(2024•常德模拟)如图所示,在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,小聪将矿泉水瓶装上水后分别放在海绵和砖块上进行实验。
(1)实验时,是通过观察 海绵的凹陷程度 来比较瓶对海绵的压力作用效果。
(2)要探究压力的作用效果与受力面积的关系,可以选用 B、C 两次实验(只填序号)。
(3)通过分析比较图中C、D、E三次实验得出:当受力面积相同时,压力的作用效果与 压力的大小 有关的结论。
(4)你认为能否通过A、B两次实验来比较压力作用效果与压力大小的关系,为什么?
【思路点拨】(1)本实验通过海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果,采用了转换法;
(2)压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,实验时应采用控制变量法,
即探究压力的作用效果与压力大小的关系时应控制受力面积的大小不变,
探究压力的作用效果与受力面积时应控制压力的大小不变。据此分析回答。
(3)分析图中相同的量和不同的量,分析得出压力作用效果与变化量的关系;
(4)根据受压面的凹陷程度来比较压力作用效果,受压面的材料相同,且形变明显。
【规范解答】解:(1)实验时,是通过观察来比较海绵的凹陷程度比较压力作用效果,运用了转换法。
(2)根据控制变量法,要探究压力的作用效果与受力面积的关系,要控制压力大小相同,只改变受力面积大小,可以选用BC两次实验;
(3)图中C、D、E三次实验,受力面积相同,C中压力最大,作用效果最明显,故可得出,在受力面积一定时,压力的作用效果与压力大小有关的结论。
(4)不能通过A、B两次实验来比较压力作用效果与压力大小的关系,理由是受压面材料不同。
故答案为:(1)海绵的凹陷程度;(2)B、C;(3)压力的大小;(4)不能,受压物体材料不同。
【考点评析】本题探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验,主要考查控制变量法及转换法的应用,同时也考查了液体压强和压力公式的运用。
12.(2024春•桂林期中)如图所示,利用小桌、海绵、砝码探究影响压力作用效果的因素。
(1)实验是通过观察 海绵的凹陷程度 来比较压力的作用效果;我们 可以 (填“可以”或“不可以”)用沙子代替海绵来完成实验;
(2)通过比较图 甲 和图乙,说明受力面积一定时, 压力越大 ,压力的作用效果越明显;通过比较图乙和图 丙 ,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;
(3)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,比较图丙中海绵受到的压强p丙和图丁中木板受到的压强p丁;的的关系为p丙 = p丁;(填“>”“<”或“=”)
(4)实验时,小明将小桌换成砖块,并将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,如图戊所示,发现它们对海绵的压力作用效果相同,由此得出的结论是压力的作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是 没有控制压力的大小相同 。
【思路点拨】(1)本实验通过海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果,采用了转换法;选用的受压材料形变要明显;
(2)压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,实验时应采用控制变量法,即探究压力的作用效果与压力大小的关系时应控制受力面积的大小不变,探究压力的作用效果与受力面积时应控制压力的大小不变,据此分析回答;
(3)当受压材料不同时,不能根据受压材料的凹陷程度比较,应根据p分析。
【规范解答】解:(1)根据转换法,图中压力的作用效果是通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果的。因沙子受压形变明显,故我们可以用沙子代替海绵来完成实验;
(2)通过比较图甲和图乙知,说明受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;研究压力的作用效果与受力面积关系时,要控制压力一定,故通过比较图乙和图丙,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;
(3)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,根据p,因压力和受力面积相同,故图丙中海绵受到的压强p丙等于图丁中木板受到的压强p丁的大小,p丙=p丁;
(4)实验时,小明将小桌换成砖块,并将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,则压力大小不同,压力作用效果相同,由此得出的结论“压力的作用效果与受力面积无关”是错误的。
故答案为:(1)海绵的凹陷程度;可以;(2)甲;压力越大;丙;(3)=;(4)没有控制压力的大小相同。
【考点评析】本题探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验,主要考查控制变量法及转换法的应用,体现了对过程和方法的考查。
13.(2024•秦皇岛模拟)小红利用小桌、海绵、钩码等器材探究“影响压力作用效果的因素”实验。
(1)实验中,她是通过观察海绵的 凹陷程度 来比较压力作用效果的。
(2)比较 甲、乙 两图,可初步得到:受力面积相同时,压力越 大 ,压力作用效果越明显。
(3)通过实验,小红发现坦克设计成履带的原因可用 乙、丙 两图实验所得结论解释。
(4)仅将丙图的海绵换成丁图的木板,则小桌对木板和海绵的压强 相等 (相等/不相等)。
(5)质量分布均匀的同一长方体用以下三种不同的方法切去一半(图戊),分别留下序号为①②③的三个半块保持原有位置静止。三个半块对桌面的压力 相等 (相等/不相等),对桌面的压强最大的是 ③ (①/②/③)。
【思路点拨】(1)根据海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,海绵的凹陷程度越大,说明压力的作用效果越明显,用到的科学实验方法是转换法;
(2)压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,研究与其中一个因素的关系时,应采用控制变量法;压强的大小等于压力与受力面积之比。
【规范解答】解:(1)实验中,是通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果的,用到了转换法;
(2)比较甲、乙两图可知看出,受力面积相同,而压力不同,故可初步得到:受力面积相同时,压力越大,压力作用效果越明显;
(3)坦克设计成履带的原因是在压力一定时,增大受力面积,来减小压力的作用效果,因此,可用 乙、丙两图实验所得结论解释;
(4)仅将丙图的海绵换成丁图的木板,则小桌对木板和海绵的压力相同、受力面积也相同,则压强相等;
(5)由题意知,用三种不同的方法切去一半后,所剩质量均为总质量的一半,则质量相等,对桌面的压力相等;图中③对桌面的受力面积最小,因此,对桌面的压强最大的是③。
故答案为:(1)凹陷程度;(2)甲、乙;大;(3)乙、丙;(4)相等;(5)相等;③。
【考点评析】本题考查了探究“影响压力作用效果的因素”的实验,包括转换法和控制变量法的运用,实验现象的分析和实验结论的运用等,体现了过程与方法的考查。
14.(2024春•唐县期末)太极拳是国家级非物质文化遗产。一位太极拳爱好者在打拳过程中出现甲、乙所示的两种站姿。图中人的质量是60kg,图甲中两脚着地面积为0.03m2。求:
(1)甲图中人对地面的压力 等于 乙图中人对地面的压力,甲图中人对地面的压强 小于 乙图中人对地面的压强。(以上选填“大于”“等于”或“小于”)
(2)人受到的重力为多少?(g=10N/kg)
(3)甲图中人对地面的压强是多大?
【思路点拨】(1)人对地面的压力大小等于自身重力的大小,据此分析两图中人对地面的压力的大小关系;
由图可知,甲图中人与地面的接触面积小于乙图中人与地面的接触面积,根据p分析两图中人对地面的压强的大小关系;
(2)根据重力公式计算人受到的重力;
(3)甲图中人对地面的压力等于自身重力,根据p计算人对地面的压强。
【规范解答】解:(1)人对地面的压力大小等于自身重力的大小,且同一个人的重力一定,所以两图中人对地面的压力大小相等,即F甲=F乙;
由图可知甲图中人与地面的接触面积大于乙图中人与地面的接触面积,且压力大小相等,根据p可知甲图中人对地面的压强比乙图中的小;
(2)人受到的重力:G=mg=60kg×10N/kg=600N;
(3)甲图中人对地面的压力等于自身重力,人对地面的压强:p20000Pa。
答:(1)等于;小于;
(2)人受到的重力为600N;
(3)甲图中人对地面的压强是20000Pa。
【考点评析】本题考查重力公式、压强公式的灵活运用,属于对基础知识的考查,难度不大。
15.(2024•灌云县三模)如图所示,水平地面上放置了甲、乙两个质量均匀的长方体物块,甲物块的底面积为100cm2,乙物块的底面积是甲的2倍。甲物块高15cm,密度为0.6g/cm3,ρ甲:ρ乙=3:5。乙物块高12cm。求:
(1)求乙的质量;
(2)将甲物块叠放在乙物块上方,乙物块对水平地面的压强;
(3)将乙物块沿水平方向切下一部分,切下的部分放在甲物块上,有没有可能使得此时甲、乙物块对水平面的压强相等。若有可能,请算出切去的厚度;若无可能,请说明理由。
【思路点拨】(1)根据题意求出乙的密度、乙的底面积,利用V=Sh求出乙的体积,利用m=ρV求出乙的质量;
(2)根据V甲=S甲h甲算出甲的体积,由m=ρV算出甲物体的质量,由F=G总=(m甲+m乙)g计算甲物块叠放在乙物块上方时乙对地面的压力,由p算出乙物块对水平地面的压强;
(3)①分别计算甲、乙对水平地面压强,比较二者压强大小后可以确定有没有可能通过切割后再叠加的方式使得此时甲、乙物块对水平面的压强相等;
②将乙物块沿水平方向切下部分的高度为h′,切下的部分放在甲物块上,根据G=mg=ρVg=ρShg表示出切去部分的重力,此时甲物块对水平面上的压力等于甲的重力加上乙切去部分的重力,根据p求出此时甲物块对水平面的压强,根据p=ρgh表示出乙物块对水平面的压强,利用此时甲、乙物块对水平面的压强相等得出等式即可求出乙切去的高度。
【规范解答】解:(1)由题意可得,
因为ρ甲:ρ乙=3:5。
所以乙的密度为:
ρ乙ρ甲0.6g/cm3=1.0g/cm3,
乙的底面积为:
S乙=2S甲=2×100cm2=200cm2,
则乙的体积为:
V乙=S乙h乙=200cm2×12cm=2400cm3,
由ρ可得,
乙的质量为:
m乙=ρ乙V乙=1.0g/cm3×2400cm3=2400g=2.4kg;
(2)甲的体积为:
V甲=S甲h甲=100cm2×15cm=1500cm3,
由ρ可得,
甲的质量为:
m甲=ρ甲V甲=0.6g/cm3×1500cm3=900g=0.9kg;
现将甲物块叠放在乙物块上方,
对地面的压力为:F=G总=(m甲+m乙)g=(2.4kg+0.9kg)×10N/kg=33N,
乙物块对水平地面的压强为:
p1650Pa;
(3)①根据规则柱体对水平地面的压强pρgh得
甲、乙物块对水平地面的压强分别为
p甲=ρ甲gh甲=0.6×103kg/m3×10N/kg×15×10﹣2m=900Pa,
p乙=ρ乙gh乙=1.0×103kg/m3×10N/kg×12×10﹣2m=1200Pa,
因为p甲<p乙,所以将乙物块沿水平方向切下一部分,切下的部分放在甲物块上,有可能使得此时甲、乙物块对水平面的压强相等;
②将乙物块沿水平方向切下部分的高度为h′,切下的部分放在甲物块上,
则切去部分的重力:
ΔG乙=Δm乙g=ρ乙ΔV乙g=ρ乙S乙h′g,
此时甲物块对水平面上的压力:
F甲=G甲+ΔG乙=ρ甲S甲h甲g+ρ乙S乙h′g,
此时甲物块对水平面的压强:
p甲′ρ甲gh甲ρ乙gh′ρ乙gh甲+2ρ乙gh′
此时乙物块对水平面的压强:
p乙′=ρ乙g(h乙﹣h′),
因此时甲、乙物块对水平面的压强相等,
则有ρ乙gh甲+2ρ乙gh′=ρ乙g(h乙﹣h′),
解得:h′(5h乙﹣3h甲)(5×12cm﹣3×15cm)=1cm。
答:(1)乙的质量为2.4kg;
(2)将甲物块叠放在乙物块上方,乙物块对水平地面的压强为1650Pa;
(3)有可能;若将乙物块沿水平方向切下1cm,切下的部分放在甲物块上时,甲、乙物块对水平面的压强相等。
【考点评析】本题考查了密度公式和重力公式、压强公式的综合应用,解题关键是熟练应用相关的公式,属于难题。
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2024-2025学年苏科版物理八年级下册同步学习精讲练(新教材)第9章 压强和浮力
课时9.1 压强
(知识导学+考点讲练+优选真题培优练)
目录
学习目标导航 2
知识点01:探究影响压力的作用效果的因素 2
知识点02:压强 3
知识点03:减小或者增大压强的方法及其应用 4
易错考点点拨 4
考点精讲精练 5
考点01:压力的大小 5
考点02:压力的方向 5
考点03:压力的示意图 6
考点04:压力的比较大小 7
考点05:探究影响压力作用效果的因素 8
考点06:压强的概念 9
考点07:压强的单位 10
考点08:压强的公式的应用 10
考点09:p=pgh计算规则柱体的压强 11
考点10:固体压强的比较大小 12
考点11:压强的叠块 12
考点12:压强的切割 13
考点13:压强的变化量 14
考点14:减小压强 15
考点15:增大压强 16
优选真题培优练 16
1、了解压强的定义。
2、掌握压强的计算公式P=F/S。
3、知道压强的大小与哪些因素有关。
4、能够运用压强的知识解释生活中的现象。
知识点01:探究影响压力的作用效果的因素
1.实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究压力作用效果与下面因素有关。
(2)实验原理:。
(3)实验方法:控制变量法、转换法。
2.实验器材:小桌子、海绵、砝码。
3.器材作用及图像
(1)小桌子:实验主体。
(2)砝码:提供压力。
(3)海绵:体现压力作用效果。
4.实验步骤
步骤①如图甲,把小桌腿朝下放在泡沫塑料下;观察泡沫塑料被压下的深度。
步骤②如图乙,在桌面下放一个砝码观察泡沫塑料被压下的深度。
步骤③再把小桌翻过来,如图丙,观察泡沫塑料被压下的深度。
5.实验结论及应用
(1)受力面积一定时,压力越小,作用效果越明显。
(2)压力大小一定时,受力面积越小,作用效果越明显。
特别提醒
1.压力与重力的区别
(1)定义:重力是由于地球的吸引而使物体受到的力;压力指垂直作用在物体表面下的力。
(2)产生原因:重力的产生原因是地球对物体的吸引;压力的产生原因是物体间的相互挤压。
(3)力的方向:重力的方向是竖直向下;压力的方向是垂直于物体表面并指向被压物体。
(4)力的性质:重力属于重力;压力属于弹力。
(5)作用点:重力的作用点是物体的重心;压力的作用点是被压物体表面。
(6)施力物体:重力的施力物体是地球;压力的施力物体是另一物体。
(7)受力物体:重力的受力物体是地面附近的物体;压力的受力物体是被挤压的物体。
2.压力与重力的联系
(1)物体在水平支持面下,在竖直方向下只受重力和支持力且物体处于平衡状态时,F=G。
(2)压力不一定是由于物体受到重力而产生的。
(3)物体由于受到重力作用,可以产生压力,但压力的大小不一定等于物体的重力。
知识点02:压强
1.压强的定义:压强是表示压力作用效果(形变效果)的物理量,符号为p。
2.压强的单位:在国际单位制中,压强的单位是帕斯卡,简称帕(符号是Pa),即牛顿/平方米,压强的常用单位有千帕(符号是KPa)、千克力/平方厘米、托。
特别提醒
1、压力和压强是截然不同的两个概念:压力是支持面下所受到的并垂直于支持面的作用力,跟支持面面积,受力面积大小无关;压强是物体单位面积受到的压力,跟受力面积有关。
2、压力、压强的单位的区别:压力的单位是牛顿,跟一般力的单位是相同的;压强的单位是一个复合单位,它是由力的单位和面积的单位组成的,在国际单位制中是牛顿/平方米,称“帕斯卡”,简称“帕”。
3.压强的计算
(1)压强公式:(适用范围:这是压强的定义式,适用于所有物体间的压强计算,无论气体、固体、液体)。
特别提醒
(1)压强的计算,需要确定压力、面积,要注意面积的计算与单位,其中压力的确定是难点;错误判断物体间的压力,进行受力分析是关键;物体间接触部分的面积,一般与较小的物体面积相同。
(2)特色情况下可以用公式p=ρgh求固体压强,例如:将一密度均匀,高为h的圆柱体放在水平桌面下,桌面受到的压强:P=F/S=G/S=mg/S=ρgSh/S=ρgh。但这只是一种特殊情况,不能由此认为固体对支持物产生压强都可以用p=ρgh来计算。但对液体来说无论容器的形状如何都可以用p=ρgh计算液体内某一深度的压强。
知识点03:减小或者增大压强的方法及其应用
1.固体压强大小的比较
(1)准确判断压力、受力面积及其变化:固体压强的大小与压力的大小、受力面积有关。
(2)找准产生压强的压力和该压力的受力面积是关键;抓住“谁对谁的压强”,找到压力的施力物体和受力物体,以及这两个物体的接触面积就可以准确判断压力和受力面积。利用公式,采用控制变量法。
2.减小压强方法
(1)压力一定,增大受力面积。
(2)受力面积一定,减小压力。
(3)同时减小压力,增大受力面积。
应用:①载重卡车装有许少的车轮。②房屋建在较小的地基下。③书包带做得较宽。
3.增大压强方法
(1)压力一定,减小受力面积。
(2)受力面积一定,增大压力。
(3)同时增大压力,减小受力面积。
应用:①速滑运动员的冰鞋装有冰刀。②投向靶盘的飞镖。③用力刹车。
1.转换法的应用:通过海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果。
2.控制变量法的应用:
(1)探究压力作用效果与压力大小的关系时,应保持受力面积不变,改变压力大小。
(2)探究压力作用效果与受力面积的关系时,应保持压力不变,改变受力面积的大小。
3.材料的选择:选用海绵而不用木板,是为了便于观察实验现象。
4.多次实验的目的:使实验结论具有普遍性。
(1)压力是由于相互接触的两个物体互相挤压发生形变而产生的弹力。
(2)重力始终是竖直向下的,而压力垂直于作用面向下,因此压力和重力不是相互作用力。
5.物体所受的压力与受力面积之比叫做压强,压强是用来表示压力作用效果的物理量。
6.牛顿是力的国际单位;帕斯卡是压强的国际单位,它们都是以科学家的名字命名的。
7.学会用表述法表述物理量,熟记压强的单位及压力与压强的区别。
8.压强的计算,需要确定压力、面积.要注意面积的计算与单位,其中压力的确定是难点.错误判断物体间的压力,进行受力分析是关键;物体间接触部分的面积,一般与较小的物体面积相同。
考点01:压力的大小
【例题精讲】(2024春•横州市期末)一个桥头立着如图所示的限重标志牌,过桥汽车对该桥面的压力不应超过( )
A.15N B.1.5×105N C.1.5×104N D.1.5×103N
【巩固训练一】(2024秋•虹口区校级期末)如图所示,压力与重力大小关系表示正确的有( )
A.①②③ B.①②④ C.①③④ D.②③④
【巩固训练二】(2024春•城区校级期末)如图物体重5N,当F=20N时,物体在墙上静止不动,此时墙受到的压力是 N,物体受到的摩擦力是 N。物体受到摩擦力的方向为 。
考点02:压力的方向
【例题精讲】(2024春•高碑店市期末)如图所示,停在斜坡上的汽车对地面有压力作用。压力的定义:垂直作用在物体接触面并指向接触面的力。那么定义中的“物体”在此指的是 (选填“汽车”或“地面”),压力的方向为图中 (选填“①”“②”“③”或“④”)所示,在此压力作用下发生形变的是
(选填“汽车”或“地面”)。
【巩固训练一】(2024•江汉区二模)如图所示,A是放在水平桌面上的物体,右边用不可伸长的细线通过滑轮与B物体相连,物体A与B所受到的重力分别为10N和3N。现在A物体刚好能沿桌面向右匀速运动;然后用水平向左的力F拉物体A使其向左沿直线运动。则下列说法正确的是( )
A.物体A向左匀速运动时,它受到的拉力F等于6N
B.物体A向左加速运动时,受到的滑动摩擦力越来越大
C.物体A向左加速运动时,A对B的拉力大于B对A的拉力
D.物体A对水平桌面的压力大小为3N,方向竖直向下,作用在物体A上
【巩固训练二】(2024春•即墨区期中)如图中物体对支持面的压力表示正确的是( )
A. B.
C. D.
考点03:压力的示意图
【例题精讲】(2024秋•滨城区校级期中)图中正确表示压力示意图的是( )
A. B.
C. D.
【巩固训练一】(2023春•庆阳期末)如图所示,木块A从斜面上滑下时,对斜面的压力的示意图正确的是
;此时木块所受摩擦力的方向沿斜面 (选填“向上”或“向下”)。
【巩固训练二】(2024•泸县二模)一个木块静止在斜面上,请在图中作出木块所受摩擦力和对斜面的压力的示意图。
考点04:压力的比较大小
【例题精讲】(2024•花山区一模)如图所示:甲、乙是轻质薄壁的容器,底面积相等,分别放入完全相同的两小球后加水至水面相平。若从两容器中将小球分别取出后,水对容器底部的压力变化量分别为ΔF甲水、ΔF乙水,则ΔF甲水 ΔF乙水(选填“>”、“<”或“=”)。
【巩固训练一】(2024春•朝阳区期末)水平桌面上放置装有水的底面积相等的两个容器,完全相同的两个小球分别放入两容器中后,水面相平,如图所示。将两小球分别从两容器中取出后,两容器中的水对容器底的压力分别为F甲、F乙,则下列判断正确的是( )
A.F甲<F乙 B.F甲=F乙 C.F甲>F乙 D.无法判断
【巩固训练二】(2023•佛冈县模拟)两个完全相同的圆柱形容器放在水平桌面上,其中分别装有质量相等的甲和乙两种液体,液面高度如图所示。甲、乙容器中液体的密度分别为ρ甲、ρ乙,甲、乙两容器对水平桌面的压力分别为F甲、F乙,则下列判断中正确的是( )
A.ρ甲>ρ乙、F甲=F乙 B.ρ甲<ρ乙、F甲=F乙
C.ρ甲<ρ乙、F甲<F乙 D.ρ甲>ρ乙、F甲<F乙
考点05:探究影响压力作用效果的因素
【例题精讲】(2024•钢城区校级三模)如图所示,为了防止磕碰伤害到人,小梅的妈妈给家具尖锐的拐角处都包上了保护套,小梅按压时发现,保护套非常柔软,易发生形变。据此,小梅提出了下面的四个问题,其中最具有探究价值又易于探究的问题是( )
A.人磕碰到家具的拐角受到伤害的程度与哪些因素有关?
B.压力的作用效果与受力面积的大小是否有关?
C.压力的作用效果与压力的大小是否有关?
D.压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小是否有关?
【巩固训练一】(2024春•牡丹区期末)学习压力的作用效果时,老师组织同学们进行了如图所示的活动:用食指和大拇指轻轻夹着三角尺,比较两个手指的感受;再加大两个手指对三角尺的压力,比较与之前两个手指的感受。根据以上活动中的感受,大家提出了以下四个问题,其中最有探究价值且易于探究的科学问题是( )
A.活动中手指的感受与压力大小是否有关?
B.压强的大小与哪些因素有关?
C.压力的作用效果与哪些因素有关?
D.压力的作用效果与压力大小和受力面积有什么关系?
【巩固训练二】(2023春•润州区期末)如图所示,小李利用一支尖头铅笔体验“压力作用效果与受力面积的关系”,为完成实验,他需控制 相等,为此他应将铅笔如图 (选填“1”或“2”)放置,此实验中两个手指对铅笔的压力属于 (选填“平衡力”或“相互作用力”)。
考点06:压强的概念
【例题精讲】(2023春•榆树市校级月考)对于形状规则的柱体,计算其对支持面的压强时,可以用公式 ,可见,柱体压强与 和 有关。
【巩固训练一】(2024春•临沂期末)受强冷空气影响,2024年2月4日,罗庄迎来强降雪。两个人并肩走过雪地,留下一深一浅的脚印,下列说法正确的( )
A.踩成浅脚印的人鞋底面积较大
B.踩成深脚印的人体重更大
C.深脚印压力与受力面积比值更大
D.以上说法都不正确
【巩固训练二】(2024春•新城区期末)汽车超载致使公路损坏严重,也存在着严重的安全隐患,所以治理汽车超载势在必行。你认为超载汽车对公路的损坏主要取决于( )
A.汽车对公路的压力 B.汽车对公路的压强
C.汽车的行驶速度 D.汽车的惯性
考点07:压强的单位
【例题精讲】(2024春•遵化市期中)在国际单位制中,压强的单位是( )
A.米 B.牛顿 C.帕斯卡 D.千克
【巩固训练一】(2024•萨迦县模拟)物理学中,压强的国际单位是( )
A.牛顿 B.帕斯卡 C.焦耳 D.瓦特
【巩固训练二】(2024•庐阳区校级一模)人站立时的压强约为1.5×105Pa,其中1.5×105Pa,表示的物理含义为 。
考点08:压强的公式的应用
【例题精讲】(2023秋•安庆期末)如图所示,甲物重40N,乙物重30N,甲、乙均静止,不计测力计自重及绳子与定滑轮之间的摩擦力,则弹簧测力计的示数为 N,如果甲物体是边长为10cm的正方体,则甲物体对水平地面的压强为 Pa。
【巩固训练一】(2024春•吐鲁番市期末)质量相等且分布均匀的A、B两个立方体,A的边长为B的一半,如图甲、乙所示静置在水平地面上。若甲图中A对B的压强为p1,B对地面的压强为p2;乙图中B对A的压强为p3,A对地面的压强为p4。则下列计算结果均正确的是( )
①p1:p2=2:1
②p3:p4=4:1
③p1:p3=1:2
④p2:p4=1:4
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
【巩固训练二】(2024春•滨湖区期末)如图甲所示,一块质量分布均匀的长木板平放在水平桌面上,对长木板施加一个水平向右的推力F,使木板沿着桌面缓慢做水平向右的直线运动,直到木板长度的四分之一伸出桌面时停止运动。此过程中木板对桌面的压强p与木板被推动距离s的关系图象如图乙所示。已知木板宽为0.2m,下列说法中正确的是( )
A.长木板的底面积为0.2m2
B.当s=0.25m时,木板对桌面的压力为8N
C.当s=0.2m时,木板对桌面的压强为48Pa
D.移动过程中,木板对桌面的压力先不变后增大
考点09:p=pgh计算规则柱体的压强
【例题精讲】(2024春•巴中期末)如图所示,质地均匀粗细相同的实心圆柱体A,B放在水平地面上。已知它们的密度之比ρA:ρB=2:3,对地面的压强之比pA:pB=1:2。则( )
A.它们的高度之比hA:hB=4:3
B.它们的高度之比hA:hB=2:3
C.它们的质量之比mA:mB=1:3
D.它们的质量之比mA:mB=1:2
【巩固训练一】(2024春•和平区校级月考)如图所示是甲、乙两种物质的质量和体积的关系图象,A和B分别是由甲、乙两种物质构成的两个正方体,当A、B静置在水平地面上时,对水平地面的压强之比为8:1,则A的底面积与B的底面积之比是( )
A.1:1 B.2:1 C.1:4 D.4:1
【巩固训练二】(2024春•和平区期中)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(选填“>”“=”或“<”)。
考点10:固体压强的比较大小
【例题精讲】(2024•玉溪三模)如图所示,一质量均匀的长方体木板放在水平桌面上静止,①②③各为其中的,此时它对桌面的压强为p。小龙同学首先只切除①,余下的木板对桌面的压强为p1,则p p1;然后再切除③,余下的木板对桌面的压强为p2,则p1 p2(两空均选填“>”或“=”或“<”)。
【巩固训练一】(2024春•潮南区校级期末)如图所示,将质量分布均匀的长方体置于水平桌面上,现分别按照图示的方法切去一半,则剩余部分对桌面压强最小的是( )
A. B. C. D.
【巩固训练二】(2024春•高坪区校级期中)如图所示,取完全相同的长方体1块、2块、3块分别竖放、平放、侧放在水平地面上,它们对地面的压强分别为pa、pb和pc(已知长方体的长>宽>高),则( )
A.pa=pc>pb B.pa=pc<pb C.pa=pb>pc D.pa<pb<pc
考点11:压强的叠块
【例题精讲】(2024春•江岸区校级月考)如图所示,A、B是两个同样材料制成的实心正方体,边长之比为1:2,将B叠放在A上后再放在水平桌面中央,则B对A的压强与A对桌面的压强之比为( )
A.1:2 B.1:8 C.2:9 D.8:9
【巩固训练一】(2024•临清市模拟)A、B两个实心正方体的质量相等,密度之比ρA:ρB=8:1,若按甲、乙两种不同的方式,分别将它们叠放在水平地面上(如图所示),则地面受到的压力之比和压强之比分别是( )
①F甲:F乙=1:1
②p甲:p乙=1:2
③F甲:F乙=1:2
④p甲:p乙=1:4
A.①和② B.②和④ C.①和④ D.②和③
【巩固训练二】(2024春•越秀区校级期中)四个完全相同的立方体物体,每个立方体的质量为1kg;单个立方体放在水平面上静止时,它对地面的压强为1000Pa;(g=10N/kg)
(1)当四个立方体按图甲的方式放在水平面上静止时,地面受到的压力为 N;压强 Pa;
(2)当四个立方体按图乙的方式放在水平面上静止时,地面受到的压力为 N;压强 Pa。
考点12:压强的切割
【例题精讲】(2024•贺州一模)如图,在水平地面上有两个同种材料做成的均匀正方体金属块甲、乙,密度为3×103kg/m3,它们的边长之比为1:2,甲的边长为10cm,则甲对地面的压强为 Pa;若乙沿水平方向切割一部分叠放在甲的正上方,此时甲、乙对地面的压强相等,则乙正方体切去的高度为
cm。
【巩固训练一】(2024春•沙坪坝区校级期末)如图所示,一直角三棱劈放置在水平桌面上,三棱劈的密度均匀且底面为矩形,其对桌面的压强为p0。若沿图中虚线将右上侧切掉,剩余部分对桌面的压强为p。关于p0和p的大小关系,下列判断正确的是( )
A.p=p0 B.p<p0 C.p>p0 D.都有可能
【巩固训练二】(2024•沭阳县校级三模)两个质量分布均匀的正方体放在水平地面上如图甲所示,将A沿水平方向切去高为L的部分,并把切去部分叠放在B上,B对地面的压强为pB,A剩余部分对地的压强为pA,pA、pB与L的变化关系如图乙所示。以下说法错误的是( )
A.切除之前,A的重力为40N
B.A与B的密度之比为2:1
C.L=5cm时,pA:pB=4:7
D.若将B叠放在A上,A对地面的压强为2×104Pa
考点13:压强的变化量
【例题精讲】(2024•重庆模拟)水平地面有一底面积为150cm2的柱形容器,内装有适量的水。底面积为50cm2,高为10cm的柱体B漂浮在水面上,如图甲所示,此时B浸入水中深度为7cm。另有一边长为10cm的正方体A,A的顶部有细线,用手拉着细线,使A的底部从刚好接触B顶部开始向下移动,移动距离与细线拉力的变化如图乙所示。整个移动过程A、B始终保持竖直状态,B的重力为 N,h从0到7cm,容器对水平面的压强变化了 Pa。
【巩固训练一】(2024•九龙坡区校级模拟)如图所示,实心均匀正方体甲、乙边长之比为1:2,对水平地面的压强相等。现将甲、乙先后叠放到对方的上表面中央,此时甲、乙对水平地面的压强分别为p甲′、p乙′,甲、乙对水平地面的压强变化量分别为Δp甲、Δp乙。则( )
A.p甲′:p乙′=4:1,Δp甲:Δp乙=16:1
B.p甲′:p乙′=4:1,Δp甲:Δp乙=3:1
C.p甲′:p乙′=2:1,Δp甲:Δp乙=3:1
D.p甲′:p乙′=2:1,Δp甲:Δp乙=16:1
【巩固训练二】(2024春•晋江市期中)如图所示,两个正方体金属块A、B叠放在水平地面上,金属块B对地面的压强为p1。若取走金属块A,金属块B对地面的压强变化量为p2,已知金属块A、B边长之比L1:L2=2:3,p1:p2=3:1,则下列说法正确的是( )
A.金属块A、B的密度之比为27:4
B.金属块A、B的重力之比为2:1
C.将B单独放在水平地面上的压强大于p1
D.将B单独放在水平地面上的压强大于p2
考点14:减小压强
【例题精讲】(2024春•南通期末)6月2日,“嫦娥六号”成功登月,登月探测器支架底部安装一个如图所示的宽大圆盘,这是为了( )
A.减小压力 B.增大压力 C.减小压强 D.增大压强
【巩固训练一】(2023秋•文昌校级期末)拖拉机用履带代替了轮子,履带上有几条棱凸起,以下说法正确的是( )
A.履带和棱都为了减小对地面的压强
B.履带和棱都为了增大对地面的压强
C.履带为了减小压强,棱为了增大摩擦
D.履带为了减小压强,棱为了增大压强
【巩固训练二】(2024•牡丹江)一辆质量为40t的坦克,履带和地面接触的总面积为5m2,静止时对水平地面的压强是 Pa,宽大的履带是通过 的方法减小对地面的压强。
考点15:增大压强
【例题精讲】(2024春•河东区期末)6月18日,2024年全国室外射箭锦标赛(青少年组)在我省圆满落幕。离弦的箭由于 ,会保持原来的运动状态继续前进;尖锐的箭头可以 (选填“增大”或“减小”)对目标的压强。
【巩固训练一】(2025•虹口区模拟)书包背带做得较宽是为了( )
A.减小压强 B.增大压强 C.减小压力 D.增大压力
【巩固训练二】(2024秋•永春县期末)下列四个实例中,属于增大压强的是( )
A.铁轨铺在枕木上 B.书包带做得较宽
C.菜刀磨得很锋利 D.滑雪板面积较大
1.(2024•河南)如图,把木板放在海绵上,木板上放一水杯,静止时木板保持水平。若水杯重为G1,木板重为G2,水杯底面积为S1,木板底面积为S2,下列说法正确的是( )
A.水杯对木板的压力就是水杯受到的重力
B.水杯对木板的压力和木板对水杯的支持力是平衡力
C.水杯对木板的压强为
D.木板对海绵的压强为
2.(2024•庐阳区校级模拟)一个中学生静止站立在水平地面上,她对地面的压强最接近下面哪个值( )
A.20Pa B.200Pa C.2000Pa D.20000Pa
3.(2024•达州模拟)如图所示,上、下叠放在一起的实心匀质正方体A、B静置于水平地面上。A对B的压强和B对地面的压强之比为4:5,A、B的边长A之比LA:LB=1:2,则A、B的密度之比为( )
A.2:1 B.1:2 C.4:1 D.1:4
4.(2024春•长宁区校级月考)棱长为a的均匀正方体静止在水平地面上,现从正方体的侧面切割并抽出一个深度为a的圆柱体,如图所示,将该圆柱体竖直摆放在正方体的上表面中央,此时圆柱体对正方体上表面的压强为p1,正方体对地面的压强为p2,则p1与p2的大小关系为( )
A.p1可能大于p2 B.p1一定等于p2
C.p1可能小于p2 D.p1一定小于p2
5.(2024秋•北流市期末)如图所示,A、B是质量分布均匀的正方体物块,其边长分别为20cm、30cm,密度之比ρA:ρB=3:1。将A放在水平地面上,B放在A的上面,A对水平地面的压强为5100Pa(如图甲),则图甲中,物块A对地面的压力 N;若将物块B放在水平地面上,A放在B的上面(如图乙),要使B对地面的压强为3120Pa,应将物块B沿竖直方向切去的体积为 cm3。
6.(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 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 cm。(已知该金属密度为8×103kg/m3,取、π=3.1、g=10N/kg)
7.(2024春•宿城区期末)如图所示,用拇指与中指压一支铅笔的两端, (选填“拇指”或“中指”)受到的压强大,若中指受到的压力为0.1N,笔尖的受力面积为0.2mm2,则中指受到的压强为 Pa。
8.(2024春•柳江区期中)质量相等且分布均匀的A、B两个实心立方体,A的边长为B的一半,如图甲、乙所示静置在水平地面上。若甲图中A对B的压强为p1,B对地面的压强为p2;乙图中B对A的压强为p3,A对地面的压强为p4。则最大压强为 ,最小压强为 (选填“p1”“p2”“p3”或“p4”)。
9.(2024春•平桥区期末)如图所示,一木块静止在斜面上,请画出该木块所受重力以及木块对斜面压力的示意图。
10.(2024•凉州区校级模拟)画出如图中液体对容器上A、B两点的压力。
11.(2024•常德模拟)如图所示,在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,小聪将矿泉水瓶装上水后分别放在海绵和砖块上进行实验。
(1)实验时,是通过观察 来比较瓶对海绵的压力作用效果。
(2)要探究压力的作用效果与受力面积的关系,可以选用 两次实验(只填序号)。
(3)通过分析比较图中C、D、E三次实验得出:当受力面积相同时,压力的作用效果与 有关的结论。
(4)你认为能否通过A、B两次实验来比较压力作用效果与压力大小的关系,为什么?
12.(2024春•桂林期中)如图所示,利用小桌、海绵、砝码探究影响压力作用效果的因素。
(1)实验是通过观察 来比较压力的作用效果;我们 (填“可以”或“不可以”)用沙子代替海绵来完成实验;
(2)通过比较图 和图乙,说明受力面积一定时, ,压力的作用效果越明显;通过比较图乙和图 ,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;
(3)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,比较图丙中海绵受到的压强p丙和图丁中木板受到的压强p丁;的的关系为p丙 p丁;(填“>”“<”或“=”)
(4)实验时,小明将小桌换成砖块,并将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,如图戊所示,发现它们对海绵的压力作用效果相同,由此得出的结论是压力的作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是 。
13.(2024•秦皇岛模拟)小红利用小桌、海绵、钩码等器材探究“影响压力作用效果的因素”实验。
(1)实验中,她是通过观察海绵的 来比较压力作用效果的。
(2)比较 两图,可初步得到:受力面积相同时,压力越 ,压力作用效果越明显。
(3)通过实验,小红发现坦克设计成履带的原因可用 两图实验所得结论解释。
(4)仅将丙图的海绵换成丁图的木板,则小桌对木板和海绵的压强 (相等/不相等)。
(5)质量分布均匀的同一长方体用以下三种不同的方法切去一半(图戊),分别留下序号为①②③的三个半块保持原有位置静止。三个半块对桌面的压力 (相等/不相等),对桌面的压强最大的是 (①/②/③)。
14.(2024春•唐县期末)太极拳是国家级非物质文化遗产。一位太极拳爱好者在打拳过程中出现甲、乙所示的两种站姿。图中人的质量是60kg,图甲中两脚着地面积为0.03m2。求:
(1)甲图中人对地面的压力 乙图中人对地面的压力,甲图中人对地面的压强 乙图中人对地面的压强。(以上选填“大于”“等于”或“小于”)
(2)人受到的重力为多少?(g=10N/kg)
(3)甲图中人对地面的压强是多大?
15.(2024•灌云县三模)如图所示,水平地面上放置了甲、乙两个质量均匀的长方体物块,甲物块的底面积为100cm2,乙物块的底面积是甲的2倍。甲物块高15cm,密度为0.6g/cm3,ρ甲:ρ乙=3:5。乙物块高12cm。求:
(1)求乙的质量;
(2)将甲物块叠放在乙物块上方,乙物块对水平地面的压强;
(3)将乙物块沿水平方向切下一部分,切下的部分放在甲物块上,有没有可能使得此时甲、乙物块对水平面的压强相等。若有可能,请算出切去的厚度;若无可能,请说明理由。
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