第4讲 压力与压强(七大题型+课后练习) ----2024-2025学年人教版物理八年级下学期
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内容正文:
你需要的是一直变好,而不是一直后悔。
第4讲 压力与压强
知识梳理·题型预览
题型1:压力的理解
题型2:压强的定义及理解
题型3:压强公式的简单应用
题型4:压强大小的比较
题型5:探究影响压力作用效果的因素
题型6:简单切割体压强的计算
题型7:复杂情况下压强大小的计算(偏难)
温故知新·课前5分钟
1. 力是物体对物体的__________,力不能脱离___________而存在。
2. 力的作用效果有两个,一是可以改变物体的____________________,二是可以改变物体的__________________________。
3. 力的三要素是_________、_____________、__________________。
4. 物体间力的作用是______的。
5. 弹簧测力计是根据在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的__________就越长的原理制成的。
6. 重力的方向总是__________的,重力的施力物体是___________。
7. 滑动摩擦力的大小跟___________和____________有关。
8. 牛顿第一定律的内容是:一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持__________状态或____________状态。
9. 物体保持______________________的性质叫惯性,惯性是物体的一种______________。
10. 二力平衡的条件是:作用在______物体上的两个力,如果大小___________、方向___________,并且在___________上,这两个力就彼此平衡。
知识点1:压力
1. 定义:垂直作用在物体表面上的力叫压力。
2. 压力的理解:
(1)压力并不都是由重力引起的,通常把物体放在水平面上时,如果物体不受其他力,则压力F等于物体的重力G。
(2)压力的方向总是垂直于接触面,指向被压的物体。
知识点2:压强
1. 定义:物体单位面积上受到的压力叫压强。它是表示压力作用效果的物理量。
2. 公式:P=F/S
3. 压强公式的理解:
(1)式中P单位是帕斯卡(Pa),1帕=1N/m²,表示的物理意义是1m²的面积上受到的压力为1N。
(2)F是压力,单位是牛顿(N)。
(3)S是受力面积,单位是平方米(m²)。
4. 增大压强的方法:在受力面积S不变的情况下增大压力F,或者在压力F不变的情况下减小受力面积S,也可以同时增大压力F并减小受力面积S。减小压强的方法则相反。
经典好题
题型1:压力的理解
1.下图分别是四位同学画的重力G与压力F的示意图,其中画法正确的是( )
A.B.C.D.
2. 、、,求:
(1)B对地面的压力 ;
(2)B对墙面的压力 ;
(3)B对天花板的压力 ;
(4)A对B压力 ,B对地面的压力 ;
3.已知木块的重力为G,所受作用力为F。请指出下列图中支持面MN所受压力的大小: , , 。
题型2:压强的定义及理解
4.我国“蛟龙号”潜水器在7000m深处受到的海水压强约为,则潜水器每平方米的表面上受到 N的压力,相当于在的面积上压着 t的重物。(g取)
5.小明同学的重力为500N,每只脚的底面积取0.02m2,当他站在面积为3m2的床的中央时,则对床产生的压强是 Pa,表示的物理意义为 。
6.压力是指 作用于物体表面并指向物体表面的力,压强是表示 的物理量。如图所示,现用10N的水平力将物体按在墙上,物体与竖直墙面的接触面积是,墙面受到的压强是 pa。
题型3:压强公式的简单应用
7.如图所示,小梦和所穿滑雪板的总重力与小明的重力相同,小明陷入雪中,而小梦却未陷入。求:
(1)小梦站在滑雪板上对雪地的压力 (选填“大于”“小于”或“等于”)小明对雪地的压力。小梦站在滑雪板上对雪地的压强 (选填“大于”“小于”或“等于”)小明对雪地的压强。
(2)若小梦的质量为,每块滑雪板质量为,滑雪板长、宽。人站在滑雪板上时,滑雪板对雪地的压力为多少?滑雪板对雪地的压强为多少?(g取)
8.小彤质量为60kg,站在水平地面上,每只脚与地面的接触面积是200cm2,她对地面的压强为 Pa,她其中一只脚对地面的压强为 Pa。小彤走路时对水平地面的压强会 (选填“变大”“变小”或“不变”)。(g取10N/kg)
9.啄木鸟坚而硬的喙有利于 (选填“增大”或“减小”)压强,从而啄破树皮。假设啄木鸟啄树木时施加力的大小约为0.5N,喙与树木的接触面积约为,则喙啄树木时产生的压强约为 Pa。
题型4:压强大小的比较
10.一均匀长木块放置在粗糙程度不变的水平桌面上,在水平推力F的作用下向右做匀速直线运动,如图所示。在逐渐把物体推出桌面且不掉下的过程中,关于推力F和物体对桌面压强p的变化情况,下列说法正确的是( )
A.F不变,p变大 B.F变小,p变大 C.F不变,p不变 D.F变小,p不变
11.如图所示,把铅笔压在大拇指和食指之间,若大拇指受到的压力和压强分别为F1、p1,食指受到的压力和压强分别为F2、p2,则下列判断中正确的是( )
A.F1<F2,p1=p2 B.F1=F2,p1<p2 C.F1<F2,p1<p2 D.F1=F2,p1=p2
12.(多选)如图所示,上下两手指均用力,将铅笔挤压在两手指间静止不动,两个手指感觉差不多,以下说法正确的是( )
A.上手指对铅笔的压力小于下手指对铅笔的压力 B.上手指对铅笔的压力大于下手指对铅笔的压力
C.上手指对铅笔的压强小于下手指对铅笔的压强 D.上手指对铅笔的压强大于下手指对铅笔的压强
题型5:探究影响压力作用效果的因素
13.小红发现体重秤倾斜放置时测量值变小,于是她产生疑问:压力的作用效果到底与哪些因素有关呢?她作出了如下猜想:
猜想一:可能与压力大小有关。
猜想二:可能与受力面积的大小有关。
为验证上述猜想,小红利用小桌、海绵和砝码等器材进行了下图所示的实验:
(1)实验中通过观察 来比较压力的作用效果;我们 (选填“可以”或“不可以”)用沙子代替海绵来完成实验。
(2)比较甲、乙两图实验,可得出结论:当物体的受力面积相同时, 越大,压力的作用效果越明显。
(3)比较 两图实验能验证猜想二是正确的。可得出结论:压力大小相同时, ,压力的作用效果越明显。下列实例中,直接应用该结论的是 (填字母)。
A.火车轨道铺在枕木上 B.严禁货车超载 C.书包要用宽的背带 D.菜刀要经常磨一磨
(4)比较丙、丁两图,小红得出结论:压力一定时,受力面积越大,压力的作用效果越明显。请你分析造成前后两个结论不一致的原因: 。
14.在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,小刚利用两个相同的木块和一块海绵,进行了如图所示的实验。
(1)【实验方法】实验中通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,这种物理学研究方法在以下实验中也用到的是___________(选填“A”“B”或“C”);
A.用两支完全相同的蜡烛探究平面镜成像的特点
B.当压力一定时,探究滑动摩擦力与粗糙程度的关系
C.用悬挂的乒乓球靠近振动的音叉,用乒乓球的运动来探究声音产生的条件
(2)【实验材料】实验中选用海绵,有硬一些的也有软一些的,我们要选用 (选填“硬”或“软”)一些的,这样实验效果比较明显;
(3)【实验结论】对比甲、乙两图,可以得出的结论是: ;
【交流】
(4)通过甲、丁两图,小刚得出压力的作用效果与受力面积无关,小刚的结论是错误的,这是因为 。
15.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,如图所示:
(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 (选填“相等”或“不等”);
(5)为了使实验现象更加明显,可选择质量较大的砝码或更柔软的 进行实验;
(6)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(选填“相等”或“不等”),对桌面的压强最大的是 (选填“①”“②”或“③”)。
题型6:简单切割体压强的计算
16.如图所示,实心均匀圆柱体甲和乙放置在水平桌面上,现在沿着如图所示的水平虚线切去部分后,使得甲乙剩余部分的高度均为h,若此时甲乙剩余部分对地面压力相等,则甲乙原先对地面的压强p甲 p乙。(选填“大于”“等于”或“小于”)
17.高度相同的两均匀柱体甲、乙,分别置于高度差为h的A、B两个水平面上,如图所示,它们对水平面的压强p甲大于p乙。若沿图中水平虚线方向切去部分后,则甲、乙剩余部分对A、B水平面的压强p甲′、p乙′的关系是( )
A.p甲′可能等于p乙′ B.p甲′可能大于p乙′ C.p甲′一定小于p乙′ D.p甲′一定大于p乙′
18.如图所示,实心均匀正方体甲、乙静止在水平地面上,它们对地面的压强分别为、。现将两物体沿水平方向在上部切去不同的厚度、,甲、乙剩余部分对地面的压强相等,则下列关系一定不成立的是( )
A., B., C., D.,
题型7:复杂情况下压强大小的计算(偏难)
19.如图(a)中,同种材料制成的甲、乙两个实心立方体,甲、乙两物体对水平桌面的压强分别为40 Pa和20 Pa。如图(b),把甲放在乙的上面时,乙对桌面的压强是( )
A.60 Pa B.100 Pa C.180 Pa D.240 Pa
20.实心圆柱体甲、乙分别竖放于水平地面上,对地面的压强均为,若将甲叠放在乙上,乙对地面的压强为。现将乙叠放在甲上,则甲对地面的压强为( )
A. B. C. D.
21.如图所示上下叠放在一起的正方体A、B静止于水平地面上,A、B的边长之比,A、B密度之比为;则A对B的压强和B对地面的压强之比为( )
A.4∶5 B.5∶4 C.1∶1 D.1∶16
22.A、B两个质量均匀的正方体放在水平地面上如图甲所示,B的边长是A的2倍。将A沿竖直方向切去宽为L的部分,把切去部分叠放在B上,记录B对地面的压强pB与L的变化关系如图乙所示(其中L的最大值为10cm)。切割后,A剩余部分对地的压强为pA,A的边长为 cm,B重力为 N,当L=5cm时pA:pB= 。
课后提升·查漏补缺
1.关于压强公式,下列说法正确的是( )
A.物体所受重力越大,产生的压强越大 B.压力越大,压强越大
C.受力面积越小,压强越大 D.受力面积一定时,压强和压力成正比
2.如图所示,小叶观察家中的平底茶杯放在水平桌面上时想:将空茶杯正放在桌面上对桌面有压力和压强,如果将它倒扣在同一桌面上,则它对桌面的( )
A.压力不变,压强变大B.压力不变,压强变小 C.压力变小,压强不变 D.压力变大,压强不变
3.现有7块规格相同的砖块,每块砖的长、宽、高分别为20厘米、10厘米、5厘米,将这些砖块按图所示的三种方式摆放在水平地面上,则它们对地面的压强( )
A.甲最大 B.乙最大 C.丙最大 D.一样大
4.黄海海平面是中国高程系统唯一基准面,在青岛的黄海海滨矗立着一座“中华人民共和国水准零点”雕塑,标志着“高度从这里开始”,这座雕塑高6m,质量约为10t,它的四个支脚处在同一水平面上,每个支脚与地面的接触面积约为250cm2,它对地面的压强大约是( )
A. B. C. D.
5.已知该太极拳爱好者质量为,每只脚与地面的接触面积为,若其如图乙所示情景站在月球上,已知物体在月球表面受到的重力是地球上的,此时该武术爱好者对月球表面的压强是( )
A. B. C. D.
武术爱好者对月球表面的压强为
6.如图是甲、乙两种物质的质量和体积关系图象,若用质量相等的甲、乙两种物质分别制成实心正方体A、B,把它们平放在水平地面上,则两正方体A、B对水平地面的压强之比为( )
A.4∶1 B.4∶3 C.1∶2 D.8∶1
7.如图所示,图钉尖的面积是1×10-7m2,图钉帽的面积是1×10-4m2,墙壁表面能承受的最大压强是4×108Pa。手指必须用大于 N的压力,才能将图钉尖按入墙壁。
8.如图所示,实心均匀圆柱体甲和乙放置在水平桌面上,现在沿着如图所示的水平虚线切去部分后,使得甲乙剩余部分的高度均为h,若此时甲乙剩余部分对地面压力相等,则甲乙原先对地面的压强p甲 p乙。(选填“大于”“等于”或“小于”)
9.一个半球形实心金属块,按如图甲、乙所示的两种方法放置,则金属块对支持面的压力大小关系是 ,对支持面的压强大小关系是 。(均选填“大于”“小于”或“等于”)
10.如图所示,物体在压力F的作用下静止,物体重20N,它与竖直墙面的接触面积是,现用30N的水平压力把物体按在墙上,墙面受到的压强是 Pa,物体受到的摩擦力是 N,当压力F增大时,墙面受到的压强 ,物体受到的摩擦力 。(后两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
11.如图所示,两均匀正方体物块A、B叠加水平放置,此时B对地面的压强为4000Pa,两正方体的边长分别为,,若A的质量为4kg,则B的重力为 N,若将A、B位置互换,则B对A压强为 Pa,A对地面的压强为 Pa。(g取10N/kg)
12.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)实验中主要采用的研究方法是 。(填“控制变量法”或“理想实验法”)
(4)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丁的大小关系为p丙 p丁;(填“>”“<”或“=”)
(5)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.小明放学回家看到小朋友在叠放玩具。如图1所示,物体甲和圆柱体乙置于水平地面上。查阅有关资料,得知物体甲的底面积为,圆柱体乙的底面积为,质量为1.8kg。(g取)
(1)求此时乙对地面的压强;
(2)将甲叠放在乙的中央,如图2所示,此时乙对地面的压强为,求甲的质量。
14.超限超载运输被称为头号“公路杀手”和“事故元凶”,整治超限超载刻不容缓。国家规定,载货车辆对地面的压强应控制在以内。有一辆空载质量为2000kg的6轮货车,每个车轮与地面的接触面积为,该货车某次实际装货10t,g取。
(1)该货车装货后的总重力是多少?
(2)该货车装货后对路面的压强是否符合国家规定?
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第4讲 压力与压强
知识梳理·题型预览
题型1:压力的理解
题型2:压强的定义及理解
题型3:压强公式的简单应用
题型4:压强大小的比较
题型5:探究影响压力作用效果的因素
题型6:简单切割体压强的计算
题型7:复杂情况下压强大小的计算(偏难)
温故知新·课前5分钟
1. 力是物体对物体的__________,力不能脱离___________而存在。
2. 力的作用效果有两个,一是可以改变物体的____________________,二是可以改变物体的__________________________。
3. 力的三要素是_________、_____________、__________________。
4. 物体间力的作用是______的。
5. 弹簧测力计是根据在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的__________就越长的原理制成的。
6. 重力的方向总是__________的,重力的施力物体是___________。
7. 滑动摩擦力的大小跟___________和____________有关。
8. 牛顿第一定律的内容是:一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持__________状态或____________状态。
9. 物体保持______________________的性质叫惯性,惯性是物体的一种______________。
10. 二力平衡的条件是:作用在______物体上的两个力,如果大小___________、方向___________,并且在___________上,这两个力就彼此平衡。
答案:(1)作用;物体;(2)形状;运动状态;(3)大小;方向;作用点;(4)相互;(5)伸长量;(6)竖直向下;地球;(7)压力大小;接触面的粗糙程度;(8)静止;匀速直线运动;(9)原来运动状态不变;属性;
(10)同一;相等;相反;同一条直线
知识点1:压力
1. 定义:垂直作用在物体表面上的力叫压力。
2. 压力的理解:
(1)压力并不都是由重力引起的,通常把物体放在水平面上时,如果物体不受其他力,则压力F等于物体的重力G。
(2)压力的方向总是垂直于接触面,指向被压的物体。
知识点2:压强
1. 定义:物体单位面积上受到的压力叫压强。它是表示压力作用效果的物理量。
2. 公式:P=F/S
3. 压强公式的理解:
(1)式中P单位是帕斯卡(Pa),1帕=1N/m²,表示的物理意义是1m²的面积上受到的压力为1N。
(2)F是压力,单位是牛顿(N)。
(3)S是受力面积,单位是平方米(m²)。
4. 增大压强的方法:在受力面积S不变的情况下增大压力F,或者在压力F不变的情况下减小受力面积S,也可以同时增大压力F并减小受力面积S。减小压强的方法则相反。
经典好题
题型1:压力的理解
1.下图分别是四位同学画的重力G与压力F的示意图,其中画法正确的是( )
A.B.C.D.
【答案】A
【详解】AB.物体受到的重力竖直向下,作用点在重心;物体对斜面的压力与斜面垂直,作用点在接触面上,故A正确,B错误;
C.物体受到的重力竖直向下,作用点在重心,不在接触面上;物体对水平面的压力与水平面垂直,作用点在接触面上,不在重心,且大小与物体所受重力的大小相等,故C错误;
D.物体受到的重力竖直向下,作用点在重心;物体对竖直墙壁的压力与墙壁垂直,作用点在接触面上,不在重心,故D错误。
故选A。
2. 、、,求:
(1)B对地面的压力 ;
(2)B对墙面的压力 ;
(3)B对天花板的压力 ;
(4)A对B压力 ,B对地面的压力 ;
【答案】 10 15 5 6 16
【详解】(1)[1]当物体平放在地面上且受到向右的推力时,物体B对支持面的压力等于B本身重力的大小为10N。
(2)[2]物体B在水平向右的推力F的作用下在竖直墙面上静止时,物体B对竖直墙面的压力等于推力F的大小为15N。
(3)[3]当物体B在竖直向上的推力F的作用下静止时,物体B受到的天花板的压力
物体B受到的天花板的压力与B对天花板的压力是一对相互作用力大小相等,因此B对天花板的压力为5N。
(4)[4][5]A对B的压力等于A的重力6N,B对地面的压力等于A和B的重力之和
3.已知木块的重力为G,所受作用力为F。请指出下列图中支持面MN所受压力的大小: , , 。
【答案】 G F
【详解】[1]图中物体自由放置在水平面上,对水平面上的压力大小等于物体的重力为。
[2]图中作用力F压在物体上,则物体对水平面的压力大小为
[3]图中作用力水平方向压在物体上,使物体压在竖直的墙壁上,则压力为。
题型2:压强的定义及理解
4.我国“蛟龙号”潜水器在7000m深处受到的海水压强约为,则潜水器每平方米的表面上受到 N的压力,相当于在的面积上压着 t的重物。(g取)
【答案】
【详解】[1]压强表示单位面积所受的压力,故压强约为,即潜水器每平方米的表面上受到的压力。
[2]重物质量为
5.小明同学的重力为500N,每只脚的底面积取0.02m2,当他站在面积为3m2的床的中央时,则对床产生的压强是 Pa,表示的物理意义为 。
【答案】 12500 每平方米受力面积上受到的压力为12500N
【详解】[1][2]小明对床的压力为
受力面积
由可知。他对床产生的压强为
该数值表示的意义是:1m2受力面积上受到的压力为12500N。
6.压力是指 作用于物体表面并指向物体表面的力,压强是表示 的物理量。如图所示,现用10N的水平力将物体按在墙上,物体与竖直墙面的接触面积是,墙面受到的压强是 pa。
【答案】 垂直 压力作用效果 500
【详解】[1][2]垂直作用于物体表面并指向物体表面的力叫做压力,压力的方向垂直于物体表面指向物体表面,压强是表示压力作用效果的物理量。
[3]墙面受到的压强为
题型3:压强公式的简单应用
7.如图所示,小梦和所穿滑雪板的总重力与小明的重力相同,小明陷入雪中,而小梦却未陷入。求:
(1)小梦站在滑雪板上对雪地的压力 (选填“大于”“小于”或“等于”)小明对雪地的压力。小梦站在滑雪板上对雪地的压强 (选填“大于”“小于”或“等于”)小明对雪地的压强。
(2)若小梦的质量为,每块滑雪板质量为,滑雪板长、宽。人站在滑雪板上时,滑雪板对雪地的压力为多少?滑雪板对雪地的压强为多少?(g取)
【答案】(1) 等于 小于;(2)540N;1800Pa
【详解】(1)[1]在水平雪地上,人对雪地的压力等于其重力,由于小梦和所穿滑雪板的总重力与小明的重力相同,所以小梦的滑雪板对雪地的压力等于小明对雪地的压力。
[2]由题可知,小明陷入雪中,而小梦却未陷入,说明小梦的滑雪板对雪地的压强小于小明对雪地的压强。
(2)在水平雪地上,人站在滑雪板上时,滑雪板对雪地的压力等于其重力,则滑雪板对雪地的压力为
每块滑雪板长、宽,则滑雪板的总面积为
根据公式可知,滑雪板对雪地的压强为
8.小彤质量为60kg,站在水平地面上,每只脚与地面的接触面积是200cm2,她对地面的压强为 Pa,她其中一只脚对地面的压强为 Pa。小彤走路时对水平地面的压强会 (选填“变大”“变小”或“不变”)。(g取10N/kg)
【答案】 1.5×104 1.5×104 变大
【详解】[1]小彤的重力G=mg=60kg×10N/kg=600N
小彤站在水平地面上时对水平地面的压力大小等于小彤的重力,即压力F=G=600N
站在水平地面上,小彤对地面的压强
[2]站在水平地面上时,小彤其中一只脚对地面的压力F1为总压力F的一半,受力面积S1也为总受力面积S的一半,由压强公式可知,小彤其中一只脚对地面的压强p1大小等于双脚对地面的压强p,即p1=1.5×104Pa。
[3]小彤走路时受到的重力不变,则小彤对地面的压力不变,但与站在地面相比,走路时受力面积变小,由压强公式可知,小彤走路时对水平地面的压强变大。
9.啄木鸟坚而硬的喙有利于 (选填“增大”或“减小”)压强,从而啄破树皮。假设啄木鸟啄树木时施加力的大小约为0.5N,喙与树木的接触面积约为,则喙啄树木时产生的压强约为 Pa。
【答案】 增大
【详解】[1]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。啄木鸟坚而硬的喙,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,从而啄破树皮。
[2]假设啄木鸟啄树木时施加力的大小约为0.5N,喙与树木的接触面积约为,根据可得,喙啄树木时产生的压强约为。
题型4:压强大小的比较
10.一均匀长木块放置在粗糙程度不变的水平桌面上,在水平推力F的作用下向右做匀速直线运动,如图所示。在逐渐把物体推出桌面且不掉下的过程中,关于推力F和物体对桌面压强p的变化情况,下列说法正确的是( )
A.F不变,p变大 B.F变小,p变大
C.F不变,p不变 D.F变小,p不变
【答案】A
【详解】物体做匀速直线运动,则F与滑动摩擦力是一对平衡力;只要物体在桌面上,对桌面的压力等于物体重力,故此过程中压力大小不变,接触面粗糙程度不变,所以滑动摩擦力不变,故F不变;而这个过程中,受力面积逐渐减小,根据可知,压强变大。
故选A。
11.如图所示,把铅笔压在大拇指和食指之间,若大拇指受到的压力和压强分别为F1、p1,食指受到的压力和压强分别为F2、p2,则下列判断中正确的是( )
A.F1<F2,p1=p2 B.F1=F2,p1<p2
C.F1<F2,p1<p2 D.F1=F2,p1=p2
【答案】B
【详解】铅笔处于静止状态,受到两手指的压力是一对平衡力,所以两手指对铅笔的压力大小相等,手指对铅笔的压力与铅笔对手的压力是一对相互作用力,所以这两个力大小也相等,即两手指受到铅笔给的压力大小相同,即,由图可知,食指的受力面积比较小,根据可知,食指受到的压强比较大,即。故ACD错误,B正确。
故选B。
12.(多选)如图所示,上下两手指均用力,将铅笔挤压在两手指间静止不动,两个手指感觉差不多,以下说法正确的是( )
A.上手指对铅笔的压力小于下手指对铅笔的压力 B.上手指对铅笔的压力大于下手指对铅笔的压力
C.上手指对铅笔的压强小于下手指对铅笔的压强 D.上手指对铅笔的压强大于下手指对铅笔的压强
【答案】A
【详解】AB.铅笔静止时,上手指对铅笔的压力与铅笔的重力之和等于铅笔对下手指的压力,而铅笔对下手指的压力与下手指对铅笔的压力大小相等、方向相反、作用在两个物体上,作用在同一条直线上,是一对相互作用力,所以上手指对铅笔的压力小于下手指对铅笔的压力,故A正确,B错误;
CD.两个手指感觉差不多,说明上手指对铅笔的压强约等于下手指对铅笔的压强,故CD错误。
故选A。
题型5:探究影响压力作用效果的因素
13.小红发现体重秤倾斜放置时测量值变小,于是她产生疑问:压力的作用效果到底与哪些因素有关呢?她作出了如下猜想:
猜想一:可能与压力大小有关。
猜想二:可能与受力面积的大小有关。
为验证上述猜想,小红利用小桌、海绵和砝码等器材进行了下图所示的实验:
(1)实验中通过观察 来比较压力的作用效果;我们 (选填“可以”或“不可以”)用沙子代替海绵来完成实验。
(2)比较甲、乙两图实验,可得出结论:当物体的受力面积相同时, 越大,压力的作用效果越明显。
(3)比较 两图实验能验证猜想二是正确的。可得出结论:压力大小相同时, ,压力的作用效果越明显。下列实例中,直接应用该结论的是 (填字母)。
A.火车轨道铺在枕木上 B.严禁货车超载
C.书包要用宽的背带 D.菜刀要经常磨一磨
(4)比较丙、丁两图,小红得出结论:压力一定时,受力面积越大,压力的作用效果越明显。请你分析造成前后两个结论不一致的原因: 。
【答案】(1) 海绵的凹陷程度 可以;(2)压力;(3) 乙、丙 受力面积越小 D
(4)没有控制受力面的材料相同
【详解】(1)[1]实验中是通过海绵的凹陷程度实来比较压力的作用效果的,这里采用是转换法,海绵凹陷程度越大,说明压力作用效果越明显。
[2]沙子在力的作用下,也容易发生形变,所以可以用沙子代替海绵来完成实验。
(2)甲、乙两图中,受力面积相同,乙图海绵受到的压力大,海绵的形变明显,所以可得到的结论是:受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显。
(3)[1]验证猜想二即验证压力的作用效果可能与受力面积的大小有关,需控制压力大小相等,改变受力面积,由图可知,应比较乙、丙两图。
[2]乙、丙两图中,压力大小相等,乙图中海绵的受力面积小,海绵的形变明显,可得出结论:压力大小相同时,受力面积越小,力的作用效果越明显。
[3]AC.火车轨道铺在枕木上、书包要用宽的背带是在压力一定时,通过增大受力面积减小压强的,故AC不符合题意;
B.严禁货车超载是在受力面积一定时,通过减小压力来减小压强的,故B不符合题意;
D.菜刀要经常磨一磨,可以减小受力面积,这样可以在压力一定时,通过减小受力面积增大压强,故D符合题意。
故选D。
(4)不同的物体受力改变形状的难易程度是不同的,丙、丁两图中,实验受压面不同,海绵比较容易改变形状,木板不易发生形变,受到相同的压力时,物体的形变程度不同,所以小红会得出前后两个结论不一致,是由于没有控制受力面的材料相同。
14.在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,小刚利用两个相同的木块和一块海绵,进行了如图所示的实验。
(1)【实验方法】实验中通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,这种物理学研究方法在以下实验中也用到的是___________(选填“A”“B”或“C”);
A.用两支完全相同的蜡烛探究平面镜成像的特点
B.当压力一定时,探究滑动摩擦力与粗糙程度的关系
C.用悬挂的乒乓球靠近振动的音叉,用乒乓球的运动来探究声音产生的条件
(2)【实验材料】实验中选用海绵,有硬一些的也有软一些的,我们要选用 (选填“硬”或“软”)一些的,这样实验效果比较明显;
(3)【实验结论】对比甲、乙两图,可以得出的结论是: ;
【交流】
(4)通过甲、丁两图,小刚得出压力的作用效果与受力面积无关,小刚的结论是错误的,这是因为 。
【答案】(1)C;(2)软;(3)压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;(4)没有控制压力相同
【详解】(1)实验中通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,这种物理学研究方法叫转换法:
A.用两支完全相同的蜡烛探究平面镜成像的特点,采用了等效替代法,故A不符合题意;
B.当压力一定时,探究滑动摩擦力与粗糙程度的关系,采用了控制变量法,故B不符合题意;
C.用悬挂的乒乓球靠近振动的音叉,用乒乓球的运动来探究声音产生的条件,采用了转换法,故C符合题意。
故选C。
(2)实验中压力的作用效果是通过海绵的凹陷程度来表示的,受压面应易发生形变,因此选择软一些的海绵,使实验效果更明显。
(3)在图甲、乙中,压力相同,受力面积不同,且受力面积越小,海绵凹陷程度越大,压力作用效果越明显,所以结论为:压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(4)对比甲、丁两图,得出压力作用的效果与受力面积无关是不正确的,因为没有控制压力不变,同时改变了压力大小和受力面积大小,存在两个变量。
15.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,如图所示:
(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 (选填“相等”或“不等”);
(5)为了使实验现象更加明显,可选择质量较大的砝码或更柔软的 进行实验;
(6)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(选填“相等”或“不等”),对桌面的压强最大的是 (选填“①”“②”或“③”)。
【答案】(1)凹陷程度;(2) 甲、乙 大;(3)乙、丙;(4)相等;(5)海绵;(6) 相等 ③
【详解】(1)实验中运用转换法,通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果的。
(2)[1][2]要探究压力的作用效果与压力之间的关系,需要控制受力面积相同,因此选择甲、乙两实验,且受力面积相同时,压力越大,压力作用效果越明显。
(3)坦克设计成履带是当压力一定时,通过增大受力面积来减小压力的作用效果,因此探究实验需要控制压力相同,受力面积不同,可选择乙、丙两图进行实验的结论。
(4)仅将丙图的海绵换成丁图的木板,由于压力和受力面积不变,则压强不变,即小桌对木板和海绵的压强相等。
(5)为了使实验现象更加明显,即使海绵额凹陷程度越大,可选择质量较大的砝码或更柔软的海绵进行实验。
(6)用以下三种不同的方法切去一半,则①②③的三个半块对水平面的压力大小相等,③方式中的受力面积最小,则压强最大。
题型6:简单切割体压强的计算
16.如图所示,实心均匀圆柱体甲和乙放置在水平桌面上,现在沿着如图所示的水平虚线切去部分后,使得甲乙剩余部分的高度均为h,若此时甲乙剩余部分对地面压力相等,则甲乙原先对地面的压强p甲 p乙。(选填“大于”“等于”或“小于”)
【答案】小于
【详解】切去之后甲、乙对地面的压力相等,甲乙在水平桌面上,甲乙对水平桌面的压力等于其重力,则甲、乙剩余部分的重力相等,由得,甲、乙剩余部分的质量也相等;由于甲、乙剩余部分的高度均为h,且,所以
由可知
由图可知,原来两柱休的高度关系为
由柱体对水平面压强
可知,原来的压强关系为
17.高度相同的两均匀柱体甲、乙,分别置于高度差为h的A、B两个水平面上,如图所示,它们对水平面的压强p甲大于p乙。若沿图中水平虚线方向切去部分后,则甲、乙剩余部分对A、B水平面的压强p甲′、p乙′的关系是( )
A.p甲′可能等于p乙′ B.p甲′可能大于p乙′ C.p甲′一定小于p乙′ D.p甲′一定大于p乙′
【答案】D
【详解】均匀柱体对地面的压强p=ρgh,甲、乙物体的高度h′相同,因为p甲大于p乙,即ρ甲gh′大于ρ乙gh′,所以ρ甲大于ρ乙,从图中丙中可知沿虚线方向切去部分后,剩下的高度大小甲物体的高度比乙物体高大h,由均匀柱体对地面的压强p=ρgh,甲物体的密度大,剩下的高度大,所以剩余部分对水平面的压强p甲′大于p乙′,故ABC错误,D正确。
故选D。
18.如图所示,实心均匀正方体甲、乙静止在水平地面上,它们对地面的压强分别为、。现将两物体沿水平方向在上部切去不同的厚度、,甲、乙剩余部分对地面的压强相等,则下列关系一定不成立的是( )
A., B., C., D.,
【答案】A
【详解】AB.若,切去后甲的高度一定小,而压强相等,根据知,甲的密度一定大,由于切去的高度大,剩余的压强相等,根据p=ρgh,切去的部分,甲的压强大,故原来甲的压强大,即,故A符合题意,B不符合题意;
CD.若,剩余的甲的高度可能大于或等于或小于乙高度;而剩余的压强相等,根据p=ρgh,甲的密度可能大于、等于或小于乙的密度,结合甲的边长较大,原来甲的压强可能大于或小于乙的,故可能,也可能,故CD不符合题意。
故选A。
题型7:复杂情况下压强大小的计算(偏难)
19.如图(a)中,同种材料制成的甲、乙两个实心立方体,甲、乙两物体对水平桌面的压强分别为40 Pa和20 Pa。如图(b),把甲放在乙的上面时,乙对桌面的压强是( )
A.60 Pa B.100 Pa C.180 Pa D.240 Pa
【答案】C
【详解】放在水平桌面的立方体,则水平桌面受到的压力和立方体的重力,故对水平桌面的压强,为立方体密度,h为立方体的高,即为立方体棱长L
则立方体的棱长L为
立方体的重力
把甲放在乙的上面时,乙对桌面的压力
此时对桌面的压强
故选C。
20.实心圆柱体甲、乙分别竖放于水平地面上,对地面的压强均为,若将甲叠放在乙上,乙对地面的压强为。现将乙叠放在甲上,则甲对地面的压强为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】实心圆柱体甲、乙分别竖放于水平地面上,对地面的压力分别等于其重力,乙对地面的压强为 ①
甲对地面的压强为 ②
由①②可得 , ③
若将甲叠放在乙上,乙对地面的压力等于甲、乙的重力和,则乙对地面的压强为 ④
④除以①式,并整理可得, ⑤
由③⑤得, ⑥
乙叠放在甲上,则甲对地面的压强为 ⑦
④除以⑦式得出
由⑥,故甲对地面的压强为
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
21.如图所示上下叠放在一起的正方体A、B静止于水平地面上,A、B的边长之比,A、B密度之比为;则A对B的压强和B对地面的压强之比为( )
A.4∶5 B.5∶4 C.1∶1 D.1∶16
【答案】A
【详解】A对B的压强
B对地面的压强
则,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
22.A、B两个质量均匀的正方体放在水平地面上如图甲所示,B的边长是A的2倍。将A沿竖直方向切去宽为L的部分,把切去部分叠放在B上,记录B对地面的压强pB与L的变化关系如图乙所示(其中L的最大值为10cm)。切割后,A剩余部分对地的压强为pA,A的边长为 cm,B重力为 N,当L=5cm时pA:pB= 。
【答案】 10 200 8∶11
【详解】[1]L的最大值为10cm,说明A的边长为10cm。
[2]B的边长是A的2倍,则B的边长为20cm。即0.2m,由乙图可知,在未放物体时,B对地面压强为5000Pa,B的重力,B的重力为200N。
[3]由乙图可知,将A全部放到B上时,B对地面压强为6000Pa,则
物体A的重力
当L=5cm时,切割部分为A的一半,A剩余部分对地的压强
B对地面的压强,则pA∶pB=4000Pa∶5500Pa=8∶11
当L=5cm时pA∶pB=8∶11。
课后提升·查漏补缺
1.关于压强公式,下列说法正确的是( )
A.物体所受重力越大,产生的压强越大 B.压力越大,压强越大
C.受力面积越小,压强越大 D.受力面积一定时,压强和压力成正比
【答案】D
【详解】A.同一物体产生的压强大小与压力大小有关,与物体的重力没有直接关系,故A错误;
B.受力面积一定时,物体受到的压力越大,产生的压强越大,故B错误;
C.压力一定时,受力面积越小,产生的压强越大,故C错误;
D.根据可得F=pS,受力面积不变时,压强与压力的大小成正比,故D正确。
故选D。
2.如图所示,小叶观察家中的平底茶杯放在水平桌面上时想:将空茶杯正放在桌面上对桌面有压力和压强,如果将它倒扣在同一桌面上,则它对桌面的( )
A.压力不变,压强变大B.压力不变,压强变小 C.压力变小,压强不变 D.压力变大,压强不变
【答案】A
【详解】空茶杯对水平桌面的压力等于空茶杯的重力,无论正放还是倒放,它们的重力不变,则对桌面的压力不变;如果将它倒扣过来放在水平桌面上,受力面积S减小,由可知,它对桌面的压强变大。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
3.现有7块规格相同的砖块,每块砖的长、宽、高分别为20厘米、10厘米、5厘米,将这些砖块按图所示的三种方式摆放在水平地面上,则它们对地面的压强( )
A.甲最大 B.乙最大 C.丙最大 D.一样大
【答案】D
【详解】由题可知,甲、乙、丙中砖块的高度相同,由于同种砖块,密度相同,砖块放在水平地面,对地面的压强
故砖块对地面的压强与砖块的密度和高度有关,则三种摆放方式对地面的压强是相等的。
故选D 。
4.黄海海平面是中国高程系统唯一基准面,在青岛的黄海海滨矗立着一座“中华人民共和国水准零点”雕塑,标志着“高度从这里开始”,这座雕塑高6m,质量约为10t,它的四个支脚处在同一水平面上,每个支脚与地面的接触面积约为250cm2,它对地面的压强大约是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】雕塑的重力为
雕塑对地面的压力等于其自身的重力,则雕塑对地面的压强为
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
5.已知该太极拳爱好者质量为,每只脚与地面的接触面积为,若其如图乙所示情景站在月球上,已知物体在月球表面受到的重力是地球上的,此时该武术爱好者对月球表面的压强是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】由于物体在月球表面受到的重力是地球上的可知,武术爱好者对月球表面的压力为
武术爱好者对月球表面的压强为
故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
6.如图是甲、乙两种物质的质量和体积关系图象,若用质量相等的甲、乙两种物质分别制成实心正方体A、B,把它们平放在水平地面上,则两正方体A、B对水平地面的压强之比为( )
A.4∶1 B.4∶3 C.1∶2 D.8∶1
【答案】A
【详解】由图象可知,甲的密度
若用质量相等的甲、乙两种物质分别制成实心正方体A、B,则两正方体的体积之比
两正方体的底面积之比
因两正方体的质量相同,由可知,两正方体的重力相等,则两正方体对地面的压力相同,由可知,两正方体A、B对水平地面的压强之比为
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
7.如图所示,图钉尖的面积是1×10-7m2,图钉帽的面积是1×10-4m2,墙壁表面能承受的最大压强是4×108Pa。手指必须用大于 N的压力,才能将图钉尖按入墙壁。
【答案】40
【详解】由压强公式得,墙能承受的最大压力为
故手指必须用大于40N的压力,才能将图钉尖按入墙壁。
8.如图所示,实心均匀圆柱体甲和乙放置在水平桌面上,现在沿着如图所示的水平虚线切去部分后,使得甲乙剩余部分的高度均为h,若此时甲乙剩余部分对地面压力相等,则甲乙原先对地面的压强p甲 p乙。(选填“大于”“等于”或“小于”)
【答案】小于
【详解】切去之后甲、乙对地面的压力相等,甲乙在水平桌面上,甲乙对水平桌面的压力等于其重力,则甲、乙剩余部分的重力相等,由得,甲、乙剩余部分的质量也相等;由于甲、乙剩余部分的高度均为h,且
所以
由可知
由图可知,原来两柱休的高度关系为
由柱体对水平面压强
可知,原来的压强关系为
9.一个半球形实心金属块,按如图甲、乙所示的两种方法放置,则金属块对支持面的压力大小关系是 ,对支持面的压强大小关系是 。(均选填“大于”“小于”或“等于”)
【答案】 等于 大于
【详解】[1]一个半球形实心金属块,按如图甲、乙所示的两种方法放置,金属块处于静止状态,金属块所受的支持力与金属块所受的重力是平衡力,大小相等,而金属块所受的支持力与金属块对桌面的压力是相互作用力,这两个力的大小相等,故放置在水平面上金属块,金属块对支持面的压力等于金属块的重力,按如图甲、乙所示的两种方法放置,物体所受的重力的大小不变,故金属块对支持面的压力相同。
[2]按如图甲、乙所示的两种方法放置,受力面积的大小关系为,根据可知,金属块对支持面的压力相同,故对支持面的压强大小关系是。
10.如图所示,物体在压力F的作用下静止,物体重20N,它与竖直墙面的接触面积是,现用30N的水平压力把物体按在墙上,墙面受到的压强是 Pa,物体受到的摩擦力是 N,当压力F增大时,墙面受到的压强 ,物体受到的摩擦力 。(后两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】 20 变大 不变
【详解】物体被压在墙壁上处于静止状态(平衡状态),则物体在竖直方向上受到的重力和静摩擦力是一对平衡力,二力大小相等,当压力F增大时,物体仍然处于静止状态,则物体受到的摩擦力还是等于物体的重力,其大小不变。
11.如图所示,两均匀正方体物块A、B叠加水平放置,此时B对地面的压强为4000Pa,两正方体的边长分别为,,若A的质量为4kg,则B的重力为 N,若将A、B位置互换,则B对A压强为 Pa,A对地面的压强为 Pa。(g取10N/kg)
【答案】 120 12000 16000
【详解】[1]两均匀正方体物块、B叠加水平放置,此时B对地面的压强为,B对地面的压力为
的质量为4kg,A的重力为
因为,所以B的重力为
[2][3]若将A、B位置互换,则B对压强为
A对地面的压强为
12.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)实验中主要采用的研究方法是 。(填“控制变量法”或“理想实验法”)
(4)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丁的大小关系为p丙 p丁;(填“>”“<”或“=”)
(5)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 。
【答案】 海绵的凹陷程度 可以 甲 压力越大 丙 控制变量法 = 没有控制压力的大小相同
【详解】(1)[1][2]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)[3][4]研究压力的作用效果与压力的关系时,要控制面积一定,所以可以通过比较图甲和图乙,可知,在面积一定时,压力越大,海绵凹陷越深,压力的作用效果越明显。
[5]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,海绵凹陷越深,压力的作用效果越明显。
(3)[6]在探究实验时,有多个变量影响实验,在探究其中一个变量对实验的影响时,需要控制其他变量一定, 所以探究压力作用效果实验中主要采用了控制变量法。
(4)[7]将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,根据,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,即p丙=p丁。
(5)[8]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。
13.小明放学回家看到小朋友在叠放玩具。如图1所示,物体甲和圆柱体乙置于水平地面上。查阅有关资料,得知物体甲的底面积为,圆柱体乙的底面积为,质量为1.8kg。(g取)
(1)求此时乙对地面的压强;
(2)将甲叠放在乙的中央,如图2所示,此时乙对地面的压强为,求甲的质量。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)图1中,乙对地面的压力
乙对地面的压强
(2)如图2所示,将甲叠放在乙的中央,由可得,此时乙对地面的压力
因物体对水平面的压力等于物体的重力,则
所以甲的重力
由可得,甲的质量
14.超限超载运输被称为头号“公路杀手”和“事故元凶”,整治超限超载刻不容缓。国家规定,载货车辆对地面的压强应控制在以内。有一辆空载质量为2000kg的6轮货车,每个车轮与地面的接触面积为,该货车某次实际装货10t,g取。
(1)该货车装货后的总重力是多少?
(2)该货车装货后对路面的压强是否符合国家规定?
【答案】(1)
(2)该货车装货后对路面的压强不符合国家规定
【解析】【小题1】货车空载质量为2000kg,装货10t,该货车装货后的总质量
则总重力
【小题2】货车对路面的压力
6轮货车,每个车轮与地面的接触面积为,受力面积
则该货车对路面的压强
因为,所以该货车装货后对路面的压强不符合国家规定。
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