内容正文:
2.3 压强
知识点一、压力的作用效果
1. 定义:垂直作用在物体表面上的力叫压力
2. 压力产生的条件:只有相互接触且又发生挤压的物体之间才有压力
3. 方向:压力的方向垂直于受力物体的表面即垂直于受力面且指向被压物体。
4. 大小:压力并非都由重力产生,因此压力的大小并不一定与重力大小相等,有时甚至无关
(1) 影响压力作用效果的因素
甲 乙 丙
1) 比较甲组和乙组,结论:当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显
2) 比较乙组和丙组,结论:当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显
(2) 压强:单位面积受到的压力
1) 公式:通常用p表示压强,F表示压力,S表示受力面积,那么
变形公式:F = pS
2) 单位:国际单位制中,压强的单位是“帕斯卡”,简称帕(Pa)。
3) 物理意义:压强是表示压力作用效果的物理量
【注】对压强单位的认识
一张对折的报纸平铺在水平桌面上时,对桌面的压强约为1Pa
一块平放的砖对水平地面的压强约为103Pa
坦克的履带对水平地面的压强约为105Pa
成年人站立在水平地面上对地面的压强约为1.5×104Pa
(3) 对压强计算公式的理解
1) 公式 无论对于固体、液体还是气体产生的压强都普遍适用
2) 公式中的受力面积S是指两个物体相互接触的那部分面积,而不一定是受压物体的表面积
3) 应用公式 计算时,力的单位要用N,面积的单位要用 m²,压强的单位要用Pa
知识点二、增大或减小压强的方法
增大压强的方法
减小压强的方法
保持受力面积不变,增大压力
保持受力面积不变,减小压力
保持压力不变,减小受力面积
保持压力不变,增大受力面积
同时增大压力和减小受力面积
同时减小压力和增大受力面积
知识点三、液体压强
1. 原因:由于液体受到重力作用,并且具有流动性,因此,液体内部向各个方向都有压强。
2. 探究液体压强的存在
提出
问题
固体会产生压强,液体是否也会产生压强?
实验
过程
实验
现象
将水注入管内约处时橡皮膜向外凸出,将水注入管内约处时橡皮膜向外凸出更明显
竖直玻璃管下端插入水下时,橡皮膜向内突出
结论
液体对容器底部和侧壁都会产生压强,液体的深度越大,压强越大
3. 压强计
作用
比较液体内部的压强大小
构造图示
工作原理
当橡皮膜受到外力作用而向里凹陷时,U 形玻璃管两侧液面出现高度差,因此可通过两侧高度差来反映压强的大小,液面高度差越大,表示压强越大
【注】实验前,用手按压橡皮膜,观察压强计玻璃管两侧的液面高度差,进而判断压强计是否漏气。
4. 液体压强的特点
1) 液体对容器底和侧壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强
2) 液体的压强随深度的增加而增大(可比较实验B和D)
3) 在同一深度,液体向各个方向的压强相等(可比较实验A、B和C)
4) 不同液体的压强还跟液体的密度有关:在同一深度,液体的密度越大,该处的压强也越大(可比较实验D和E)
5. 液体压强的公式P=ρgh,p为液体压强,ρ为液体密度,g=9.8 N/kg,h为液体深度
6. 两公式的区别与联系
1) P=F/S是压强的定义式,也是压强的计算公式,无论对固体、液体,还是气体都是适用的
2) P=ρgh是通过公式P=F/S推导出来的,只适合于计算液体和特殊固体(规则柱状体,如长方体、正方体、圆柱等)的压强,推导过程如下:
【辨析比较】压强的定义式和液体压强公式p =ρgh的区别与联系。
压强的定义式
液体的压强公式p =ρgh
适用范围
普遍适用
一般适用于液体
决定因素
压力和受力面积
液体的密度和深度
计算顺序
先计算压力,后计算压强(利用)
先计算压强(利用ρgh),后计算压力(利用F = pS)
联系
(1)液体的压强公式p =ρgh是根据液体的特点,利用定义式推导出来的。
(2)在特殊情况下,用公式和p =ρgh均可计算竖直放在水平面上的固体对水平面的压强,这里所说的特殊情况,是指该固体为质地均匀、上下粗细一致的柱体(如圆柱、棱柱等);此时ρ指该固体的密度,h指该固体的高度。
(3)对于其他不规则容器,计算液体的压强一定要用公式p =ρ gh,否则会出现错误。
1. 特殊容器分析:对桌面压力口大压力大;口小压力小:
容器类型
容器底部受到液体压力的定性分析
F=G液
F<G液
F>G液
(1)拓展:不规则容器(底面积相同)
同液体,同高度
同液体,同质量
同质量,同高度
GA>GB>GC
F1<G水=F2<F3
GA=GB=GC
对杯底A=B=C(=ρgh)
A<B<C
A<B<C(A<ρB<ρC)
对杯底FA=FB=FC(F=S)
FA<FB<FC
FA<FB<FC
对桌面F1>F2>F3(F=G)
F1=F2=F3
F1=F2=F3
对桌面1>2>3()
1=2=3
1=2=3
(2)倒置问题:
对杯底不变
对杯底变小(=ρgh)
对杯底F增大(F=pS)
对杯底F增大(F1<G水<F2)
对桌面F不变
对桌面F不变
对桌面变小()
对桌面变小()
【经典题型讲解】
题型一:压力的作用效果
1. 物理现象无处不在,如图中的情景对应的物理知识正确的是( )
A.图甲:把刻刀磨锋利——压力越大压力作用效果越明显
B.图乙:北极熊爬行过冰面——增大与冰面间的摩擦力
C.图丙:高铁站的安全白线——流体流速越大压强越小
D.图丁:铅笔被水“折断”——属于光的反射现象
【详解】A.图甲:把刻刀磨锋利--压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显,故A错误;
B.图乙:北极熊爬行过冰面一一压力一定时,受力面积越大,压力作用效果越不明显,故B错误;
C.图丙:高铁站的安全白线--流体流速越大压强越小,因此要站在安全线以内,故C正确;D.图丁:铅笔被水“折断”--属于光的折射现象,故D错误。故选C。
2. 关于压力和压强概念的理解,下列说法正确的是( )
A.压强就是压力与受力面积之比
B.放在水平面上的物体,物体越重,压力越大,所以对水平面的压力就是重力
C.压力的方向与重力的方向相同,总是竖直向下的
D.根据压强公式p=F/S可知,压强的大小与压力大小成正比
【详解】A.压强等于物体受到的压力与受力面积之比,或者说压强等于单位面积上的压力,故A正确
B.压力是垂直作用在物体表面上的力,重力是地球附近物体由于地球吸引受到的力,所以压力不是重力,物体的重力大,压力不一定大,故B错误;
C.压力是垂直压在物体表面上的力,压力的方向与接触面垂直,不一定是竖直向下的,故C错误;
D.压强指压力的作用效果,压强的大小与压力大小和受力面积大小有关,受力面积相同时,压强的大小与压力大小成正比,故D错误。故选A。
3. 大象是陆地上现有体重最大的动物,一头成年大象的体重约为6000kg,每只脚掌的面积为0.06m2,这头大象站立在水平地面上时对地面的压强约为( )
A.1×105Pa B.1×106Pa C.2.5×105Pa D.2.5×106Pa
【解答】解:大象站立在水平地面上时对地面的压力:
F=G=mg=6000kg×10N/kg=6×104N,
则对地面的压强约为:
p2.5×105Pa,
故ABD不符合题意,C符合题意。
故选:C。
4. 如图所示,轻质细绳将物体A,B通过两个定滑轮分别连在同一弹簧测力计的两端,其中GA=10N,GB=100N,B是边长为20cm的正方体,整个装置处于静止状态(不计弹簧测力计的重力及滑轮与绳子的摩擦),下列说法正确的是( )
A.弹簧测力计的示数为0N
B.弹簧测力计的示数为40N
C.B物体对支撑面的压力为100N
D.B物体对支撑面的压强为2.25×103Pa
【解答】解:(1)物体A由于自身的重力对弹簧测力计施加了一个向右的10N的拉力,
因弹簧测力计处于静止状态,水平方向上受到的力是一对平衡力,
所以,B也对弹簧测力计施加了一个10N的拉力,则弹簧测力计的示数F=10N,故AB错误;
(2)B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,这三个力是平衡力,
所以,物体B受到的支持力:
F支持=GB﹣F=100N﹣10N=90N,
因支持力和压力是一对相互作用力,大小相等,
所以,B物体对支撑面的压力:
F压=F支持=90N,故C错误;
B对地面的压强:
p2.25×103Pa,故D正确。
故选:D。
5.
如图所示,水平桌面上有一质量分布均匀的木板,右端与桌边相齐,在水平力的作用下,沿直线向右匀速离开桌边。在此过程中,下列说法正确的是( )
A.对桌面的压强不变 B.对桌面的压力变大
C.桌面对的摩擦力不变 D.拉力变小
【答案】C
【解析】
AB.木板M沿直线向右匀速离开桌边过程中,由于桌面仍然支撑木板,因此木板M对桌面的压力大小等于木板M的重力不变,但受力面积变小,根据可知,木板M对桌面的压强会变大,故AB错误;
CD.木板M沿直线向右匀速运动的过程中,木板M对桌面的压力和接触面的粗糙程度不变,因此受到的摩擦力不变,木板M处于平衡状态,拉力与摩擦力是一对平衡力,因此拉力大小不变,故C正确,D错误。
6. 我们知道,一对作用力与反作用力总是大小相等,方向相反。如图所示,重15N的长方体物块甲放在水平桌面上,另一重5N的长方体物块乙放在物块甲上。则下列说法正确的是( )
A.物块乙所受的合力为10N
B.物块乙对物块甲的压力为15N
C.桌面受到物块甲的压力为15N
D.桌面对物块甲的支持力为20N
【答案】D
【解答】解:A、物块乙静止,处于平衡状态,受到平衡力的作用,故所受的合力为0N.故A错误;
B、物块乙对物块甲的压力等于物块乙的重力,为5N.故B错误;
C、桌面受到物块甲的压力等于物块甲乙的重力之和,即5N+15N=20N.故C错误;
D、由C知,桌面受到物块甲的压力为20N,而桌面对物块甲的支持力与桌面受到物块甲的压力是一对相互作用力,故大小为20N,故D正确。
故选:D。
7. 如图所示,两个底面积和高都相同的容器甲和乙放在水平桌面上,注满质量相等的不同液体,甲容器底部受到液体的压力为F1,乙容器底部受到液体的压力为F2,则( )
A.F1>F2 B.F1=F2 C.F1<F2 D.无法判断
【答案】C
【解答】解:由图可知,V甲液>V乙液,两液体质量相等,
由ρ=可得,ρ甲<ρ乙,
已知两容器高度相同,注满质量相等的不同液体,
由p=ρgh可知,甲容器底部受到液体的压强p1<p2,
又知道两个底面积相同的容器甲和乙放在水平桌面上,
由p=可得,F=pS,则两容器底部受到液体的压力为F1<F2。
故选:C。
8. 如图所示,甲、乙两正方体放在海绵上,海绵下陷程度相同,以下说法正确的是( )
A.甲、乙重力相等
B.甲的密度大于乙的密度
C.把甲放在乙上和把乙放在甲上海绵下陷程度相同
D.把乙竖直截去一定的宽度后,乙下陷程度变大
【答案】B
【解答】解:由图可知,甲、乙两正方体放在海绵上时海绵的凹陷程度相同,则甲、乙对海绵的压强相等。
A.图中甲对海绵产生压强的受力面积(甲底面积)小于乙,由p=的变形式F=pS可知,甲对海绵的压力较小,
由水平面上物体的压力和自身的重力相等可知,甲的重力较小,故A错误;
B.正方体对水平面的压强p======ρgh,由图两者h甲<h乙,则ρ甲>ρ乙,即甲的密度大于乙,故B正确;
C.把甲放在乙上和把乙放在甲上时两者的重力相等,对海绵的压力相等,而甲的底面积小(受力面积小),
由p=可知,乙放在甲上对海绵压强的压强大,即海绵凹陷程度大,故C错误;
D.把乙竖直截去一定的宽度后,由p=ρgh可知,乙剩余部分对海绵产生的压强不变,乙下陷程度不变,故D错误。
故选:B。
9. 如图所示,在“探究影响压力作用效果的因素”的实验中,下列说法正确的是( )
①甲、乙两次实验中,小桌对海绵的压力大小相等
②甲、乙两次实验中,乙图中小桌对海绵压力作用的效果比甲图中的明显
③甲、乙两次实验,说明压力作用的效果跟受力面积的大小有关
④甲、乙两次实验,可通过对比海绵被压下的深浅来反映压力的作用效果
A.①② B.①②④ C.①③④ D.③④
【答案】C
【解答】解:①甲、乙两次实验中,小桌对海绵的压力大小等于重力大小,故小桌对海绵的压力大小相等,故①正确;
②根据转换法,甲图中海绵的凹陷程度大,故甲图中小桌对海绵压力作用的效果比乙图中的明显,故②错误;
③甲、乙两次实验中压力相同,甲中受力面积小,压力作用效果明显,故说明压力作用的效果跟受力面积的大小有关,故③正确;
④根据转换法,甲、乙两次实验,可通过对比海绵被压下的深浅来反映压力的作用效果,故④正确。
故选:C。
10. 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,在保持这两种姿态静止时,他对地面的压力和压强分别为F甲和F乙、p甲和p乙,则下列关系正确的是( )
A.F甲>F乙,p甲>p乙 B.F甲>F乙,p甲<p乙
C.F甲=F乙,p甲>p乙 D.F甲=F乙,p甲<p乙
【答案】C
【解答】解:人对地面的压力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,故AB错误;
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,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大,故C正确,D错误。
故选:C。
11. 如图所示,10本完全相同的书(每本书与书架的接触面积相同),书架受到书的压力为F,压强为p。当取走右边的4本书后,其余6本书不动,则书架受到书的压力和压强是( )
A.压力为,压强为 B.压力为,压强为
C.压力为,压强为 D.压力为,压强为
【答案】C
12. 家用小轿车每个车轮与地面的接触面积为0.01m2,车重1.2×104N。驾驶员及乘客共重3×103N。在水平地面上小轿车对地面的压强是( )
A.3.00×105Pa B.3.75×105Pa C.1.20×106Pa D.1.50×106Pa
【答案】B
【解析】汽车、驾驶员及乘客共重:G=1.2×104N+3×103N=1.5×104N;汽车静止在水平地面上时对地面的压力:F压=G=1.5×104N;地面的受力面积:S=4×0.01m2=0.04m2;汽车对水平地面的压强:p=𝐹/𝑆=1.5×104𝑁/0.04𝑚2 =3.75×105Pa;故选:B。
13.
一根均匀的长方体细长直棒重1.5N,下底面积为20cm2,将它放在水平桌面上,并有的长度露出桌面外,如上图所示,则直棒对桌面的压强为________Pa。
【答案】1000
【解析】直棒对桌面的压力:F压=G=1.5N;有的长度露出桌面外,直棒对桌面的压强:p=F压/S=
14. 如图一木块的质量为m,密度为ρ,平放在水平的桌面上,对桌面的压强为p,若沿虚线虚线切除1/2,留下的1/2的质量是 ,密度是 ,对桌面的压强为 。
变 3.
答案:m/2;ρ;p
解析:质量减半,密度不变,压强 p=(F/2)/(S/2)=F/S=p。
15. 如图是表示甲、乙两种物质“质量与体积关系”的图象。由图可知,甲乙物质的密度比即ρ甲:ρ乙= 。用这两种物质分别做成A、B两个质量相等的实心正方体,把它们放在水平地面上,A、B两物体对水平地面的压强之比pA:pB= 。
【解答】解:(1)由图可知,当m甲=12g时V甲=2cm3,当m乙=3g时V乙=4cm3,
则甲、乙两种物质的密度分别为:ρ甲6g/cm3,ρ乙0.75g/cm3,
则甲、乙物质的密度比为:;
(2)质量相等的A、B两个实心正方体的体积之比:,
由V=L3可得,两正方体的棱长之比:,
A、B两正方体的底面积之比:()2=()2,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,两物体对水平地面的压强之比:。
故答案为:8:1;4:1。
16. 已知两个实心圆柱体A、B的底面积之比为1:3,高度之比为2:3,构成A、B两个圆柱体物质的密度分别为pA和pB,将B放在水平地面上,A叠放在B上面(如图甲所示),B对地面的压强为p1,若把B叠放在A上面(如图乙所示),B对A的压强为p2,若p1:p2=1:2,g=10N/kg,则ρA:ρB= ;若A的重力为5N,则甲图中B对地面的压力为 N。
【解答】解:两个实心圆柱体A、B的体积之比:
,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,由G=mg=ρVg可得,图甲中B对地面的压力:
FB=ρAVAg+ρBVBg=ρAVBg+ρBVBg=(ρA+ρB)VBg,
B对地面的压强:
p1;
图乙中B对A的压力:
FAB=GB=mBg=ρBVBg,
B对A的压强:
p2,
则,
解得:;
(2)ρA:ρB=9:4,VA:VB=2:9,
由m=ρV可得质量之比:
mA:mB1:2,
由G=mg可得重力之比:
GA:GB=mAg:mBg=mA:mB=1:2,
因为GA=5N,所以GB=10N,
甲图中B对地面的压力:
FB=GA+GB=5N+10N=15N。
故答案为:9:4;15。
17. 体积相等的甲、乙两块砖,三条棱长之比为1∶2∶3,它们密度之比为2∶1,将甲砖竖放在乙砖上,乙砖平放在水平地面上,则甲砖对乙砖的压强与乙砖对地面的压强之比为( )
A.1∶2 B.2∶1 C.1∶3 D.6∶1
变 1.
答案:D
解析:甲对乙的压强 p1=ρ 甲 g×3h=2ρ×g×3h=6ρgh;乙对地面的压强 p2=(ρ 甲 Vg+ρ 乙 Vg)/6h²=(2ρVg+ρVg)/6h²=ρVg/2h²,因 V=6h³,故 p2=ρ×6h³g/2h²=3ρgh,p1:p2=2:1,D 正确。
18. 如图二块同样大小和质量相等的砖,长是宽的2倍,把它们互相垂直放置,设砖对地面的压强为p1,上面一块砖对下面一块砖的压强为p2,则( )
A.p1>p2 B.p1=p2 C.p1<p2 D.无法确定
变 2.
答案:C
解析:p1=2mg/(2a×a)=mg/a²;p2=mg/(a×a/2)=2mg/a²,故 p1<p2,C 正确。
19. 如图所示,将一块砖侧放在水平面上,若沿对角线去掉上面的一半,则剩下的半块砖的密度、对地面的压力、压强与原来整块砖相比( )
A.密度不变,压力减半,压强减半
B.密度减半、压力减半、压强减半
C.密度减半、压力减半、压强不变
D.密度不变,压力减半,压强不变
【答案】A
【分析】(1)密度是物质的一种特性,对于确定的某种物质,它的密度不随质量、体积的改变而改变;
(2)水平面上物体的压力和自身的重力相等,沿中线竖直截去一半时质量减半,重力减半,压力减半,受力面积不变,根据压强公式判断对地面压强的变化。
【解答】解:(1)因为密度是物质的一种特性,不随质量、体积的改变而改变,
所以沿对角线去掉一半后,剩余半块砖的密度不变;
(2)因为水平面上物体的压力和自身的重力相等,
沿对角线去掉一半时,质量减半,重力减半,压力减半,受力面积不变,
由p=知,剩余半块砖对地面的压强等于原来整块砖对地面的压强的一半。
故选:A。
【点评】本题考查了学生对密度的特性和压强公式的掌握和应用,分析好截去一半后剩余半块砖的变化是关键。
20. 如图,水平桌面上有质量相等的均匀正方体重物A、B,边长分别为a和b,且a>b,下列操作使剩下部分对桌面压强可能相等的是( )
A.沿水平方向切去相等的厚度
B.沿水平方向切去相等的质量
C.沿竖直方向切去相等的厚度
D.沿竖直方向切去相等的质量
【答案】A
【分析】A、B为质量均匀的正方体,对水平地面的压力相等,由图可知底面积关系,根据p=得出对水平地面的压强关系;根据ρ=可知,两物体密度的关系;
(1)均匀的正方体对水平地面的压强P====ρgh,据此分析沿竖直方向切去相等的质量或厚度后对水平地面的压强关系。
(2)沿水平方向切去相等的厚度,根据p=ρgh得出剩余部分对水平面的压强,然后结合原来压强关系、密度关系得出剩余部分的压强关系;
(3)若沿水平方向切去相同质量,则剩余部分的质量也相等,即剩余部分的重力相等;由p=分析沿水平方向切去相等的质量后对水平地面的压强关系。
【解答】解:A、B为质量均匀的正方体,根据F=G=mg可知,A、B对水平地面的压力相等,边长分别为a和b,且a>b,则底面积SA>SB,体积VA>VB,根据p=可得,pA<pB;由ρ=可可知,两物体密度ρA<ρB;
CD、因物体对水平面的压力和自身的重力相等,所以均匀的正方体对水平地面的压强P====ρgh,沿竖直方向切去相等的厚度或质量后,剩余部分的密度和高度不变,所以对水平地面的压强不变,仍为pA<pB,故CD错误;
A、沿水平方向切去相等的厚度,剩余部分对水平面的压强p=ρg(h﹣Δh)=ρgh﹣ρgΔh,原来B对水平面的压强大,B的密度大,对地面压强的减少量大,则pA可能大于pB,pA也可能等于pB,pA还可能定小于pB,故A正确;
B、若沿水平方向切去相同质量,则剩余部分的质量也相等,即剩余部分的重力相等;又因为SA>SB,由p=可知,pA<pB,故B错误。
故选:A。
【点评】本题考查了压强大小的比较,灵活的应用公式p=和p=ρgh(适用于实心柱体对支撑面的压强)是关键。
21. 有甲、乙两个正方体分别放在水平桌面上,已知甲的密度大于乙的密度,在甲和乙两块正方体上分别水平截去高度相同的两块,剩下部分对水平桌面的压强是相等的。问原来两块正方体对桌面的压强( )
A.p甲>p乙 B.p甲<p乙 C.p甲=p乙 D.无法判断
【答案】A
【分析】此题涉及横切问题,由于两个物体都是规则的实心柱状物体,可利用公式 P====ρghh,根据该公式分析比较。
【解答】解:设甲、乙两个正方体现在高度为:h′甲和h′乙,
∵P====ρgh,
而剩下部分对水平桌面的压强相等,
∵p′甲=ρ甲gh′甲,p′乙=ρ乙gh′乙,
∴ρ甲gh′甲=ρ乙gh′乙,
又∵ρ甲>ρ乙,
∴h′甲<h′乙,
而甲、乙两块正方体水平截去的高度相同为h,
∴截取部分的压强关系为:ρ甲gh>ρ乙gh,
因此ρ甲gh′甲+ρ甲gh>ρ乙gh′乙+ρ乙gh,
由此可知:p甲>p乙
故选:A。
【点评】此题是典型的柱状固体的压强问题,要根据已知条件,灵活选用压强计算式p=和p=ρgh(适用于实心柱体对支撑面的压强)进行分析解答。
22. 三个体重、体型相似的人叠成两层静态造型,这是新昌的一种非物质文化遗产——叠罗汉,如图所示。假如每个人体重均为G,每只鞋的底面积均为S,则地面上每只脚对水平地面的压强为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】把三个人看做整体,地面上两人对水平地面的压力等于三人重力之和,又知道人站立时两脚平均用力,则每只脚对水平地面的压力等于总重力的,利用p=求出地面上两人中的每只脚对水平地面的压强。
【解答】解:因水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以,地面上两人对水平地面的总压力:F总=G总=3G,
又因人站立时两脚平均用力,地面上是四只脚着地,所以,每只脚对水平地面的压力:F=F总=×3G=,
地面上两人中的每只脚对水平地面的压强:p===。
故选:A。
【点评】本题考查了压强的计算,关键是知道水平面上物体的压力和自身的重力相等。
23. 将一均匀长方体放在水平桌面上,如图所示,若沿着虚线切开拿走上一半,则长方体的密度、长方体对桌面的压力及压强的变化是 ( )
A.密度不变,压强不变,压力减小 B.密度减小,压强减小,压力减小
C.密度不变,压强减小,压力减小 D.密度不变,压强不变,压力不变
答案:C
解析:密度不变,压力减半,受力面积不变,压强减半,C 正确。
24. 一个均匀的木块,按图所示放在水平桌面上,若沿虚线切去一半,将其放在另一半木块的上面,此时地面受到的压强是原来的( )
A.1倍 B.2倍 C.1/2 D.1/4
答案:A
解析:压力和受力面积同时减半,压强不变,A 正确。
25. 下图所示,几块完全相同的砖水平摆放在地面上。甲是两块水平叠放,乙是一块水平放置,丙是两块并排水平放置,则下列说法中,正确的是
A.甲、乙、丙砖对地面的压强一样大
B.图甲的砖对地面的压强最大,丙次之,乙最小
C.图甲和图丙的砖对地面的压强一样大,都是图乙的两倍
D.图乙和图丙的砖对地面的压强一样大,都是图甲的一半
答案:C
解析:甲、丙压力为乙的 2 倍,受力面积与乙相同,故甲、丙压强为乙的 2 倍,C 正确。
26.
如图所示,密度为ρ、厚度为d、边长为L的均匀正方形薄板静止在水平桌面上,其右端与桌子边缘相平。板与桌面间的光滑程度不变,现用水平力向右推薄板使其运动,在推薄板的过程中薄板对桌面的压力F、压强p和摩擦力f的变化情况是
A.p、F、f均不变
B.p大小由ρdg增大为ρdg,F不变、f变大
C. F大小由ρL2dg减小为ρL2dg,p不变、f变小
D. p大小由ρdg增大为ρdg,F、f不变
答案:D
解析:压力 F = 重力不变,受力面积减小,压强增大,摩擦力与压力和接触面粗糙程度有关,不变,D 正确。
27. 如图所示,质地均匀的正方体甲、乙置于水平地面上,甲、乙对地面的压强相等,甲与乙的高度关系是h甲>h乙。若在甲、乙的上部沿水平方向切去相同的高度,剩余部分对地面的压力和压强分别为F甲、F乙和p甲、p乙,下列说法中( )
①F甲>F乙 ②F甲=F乙 ③p甲>p乙 ④p甲<p乙
A. 只有①④正确 B. 只有①③正确 C. 只有②③正确 D. 只有②④正确
【答案】B
【解析】甲、乙两个质地均匀的正方体分别放在水平地面上,水平地面受到的压力等于甲、乙正方体的重力,则水平地面受到的压强,甲、乙对地面的压强相等,即ρ甲gh甲=ρ乙gh乙,因为h甲>h乙,所以ρ甲<ρ乙,若在甲、乙正方体的上部沿水平方向分别截去相同高度,甲剩余部分对水平地面的压强为p甲=ρ甲g =ρ甲gh甲-ρ甲gh,乙剩余部分对水平地面的压强为p乙=ρ乙g =ρ乙gh乙-ρ乙gh,因为ρ甲<ρ乙,所以ρ甲gh<ρ乙gh,又因为ρ甲gh甲=ρ乙gh乙,所以ρ甲gh甲-ρ甲gh>ρ乙gh乙-ρ乙gh,即p甲>p乙。甲剩余部分对水平地面的压力为F甲=p甲S甲,乙剩余部分对水平地面的压力为F乙=p乙S乙,因为p甲>p乙、S甲>S乙,所以F甲>F乙。故①③正确,故选B。
28. 两块规格都是 “5cm×10cm×20cm” 的相同长方体钢材 a 和 b,互相垂直地叠放在水平桌面上(如图所示)。若 a 对 b 的压强和压力分别用pa和Fa表示,b 对桌面的压强和压力分别用pb和Fb表示。则( )
A. pa=pb;Fa=Fb B. pa=pb;Fa=
C. pa=;Fa= D. pa=2pb;Fa=
【答案】B
【解析】a对b的压力Fa=Ga,b对桌面的压力Fb=Ga+Gb,由题可知,Ga=Gb,所以,Fa=1/2Fb;a与b之间的受力面积Sa=10cm×10cm=100cm²,b与桌面之间的受力面积Sb=10cm×20cm=200cm²,所以Sb=2Sa,a对b的压强pa=Fa/Sa,b对桌面的压强pb=Fb/Sb=2Fa/2Sa=pa。故选B。
29. 如图所示,甲、乙两个正方体物块放置在水平地面上,甲的棱长小于乙的棱长。甲对地面的压强为p1,乙对地面的压强为p2,下列说法正确的是( )
A. 若甲、乙密度相等,将甲放到乙上,乙对地面的压强有可能变为p1
B. 若甲、乙密度相等,将乙放到甲上,甲对地面的压强有可能变为p2
C. 若甲、乙质量相等,将甲放到乙上,乙对地面的压强有可能变为p1
D. 若甲、乙质量相等,将乙放到甲上,甲对地面的压强有可能变为p2
【答案】C
【解析】设甲的棱长为a,乙的棱长为b,S甲=a²,S乙=b²,由题意知a<b,则S甲<S乙。
如果甲、乙的密度相等,则p₁=ρga,p₂=ρgb,p₂>p₁,
将甲放到乙上,乙对地面的压强p₂'=;
可知p₂'>p₂>p₁,
将乙放到甲上,甲对地面的压强p₁'=;
因为a<b,所以>ρgb=p₂,可知p₁'>p₁+p₂>p₂;
故A、B错误。如果甲、乙的质量相等,p₁=mg/S甲,p₂=mg/S乙,p₁>p₂,将甲放到乙上,
乙对地面的压强p₂'=,因为S甲<S乙,如果S乙=2S甲,则p₂'==p₁;
将乙放到甲上,甲对地面的压强p₁'=>2p₁>p₂;故C正确,D错误。故选C。
30. 如图所示,长方体的长宽高之比为3:1:1,现将9个这样的长方体在水平面上叠放成一个正方体,在结构稳定的情况下,抽走其中的一块后,其对地面的最大压强和最小压强之比为( )
A.3:2 B.9:8 C.1:1 D.8:6
【答案】A
【解答】解:由题意知,不管从哪里任意抽取一块,剩余长方体的重力之和都相等,
因为静止在水平面上的物体对水平面的压力大小等于其自身重力大小,所以对地面的压力都相等,
从最下层抽取一块,此时压强最大,从上面两层任意抽取一块,此时压强最小,
已知长方体的长宽高之比为3:1:1,
故最大受力面积和最小受力面积之比为3:2,
由p=可得,最大和最小压强之比为3:2。
故选:A。
31. 一只封闭的小箱子,自重为G,内有一只重为G0的小蜜蜂,箱子放在水平地面上。则关于箱子对地面的压力的说法正确的是( )
A.若小蜜蜂在箱子内水平匀速飞行,箱子对地面的压力等于G
B.若小蜜蜂在箱子内竖直向上匀速飞行,箱子对地面的压力大于G+G0
C.若小蜜蜂在箱子内竖直向下匀速飞行,箱子对地面的压力小于G+G0
D.若小蜜蜂在箱子内倾斜向上匀速飞行,箱子对地面的压力等于G+G0
【答案】D
【解答】解:蜜蜂匀速飞行,木箱静止,因此木箱与蜜蜂组成的系统处于平衡状态,它们受竖直向下的重力G+G0,地面对箱子的支持力F,
由平衡条件得:F=G+G0.箱子对地面的压力F′与地面对箱子的支持力F是作用力与反作用力,
所以F′=F=G+G0,故ABC错误,D正确;
故选:D。
32. 如图甲所示,一质地均匀的长方体木块放在水平地面上。现将木块斜切去一部分,剩余部分如图乙所示,此时木块对地面的压强为600Pa;如图丙所示将图乙中的木块倒置后,此时木块对地面的压强为1000Pa。则图甲中木块对水平地面的压强为( )
A.750Pa B.800Pa C.850Pa D.900Pa
【答案】A
【解答】解:设图乙中砖块重力为G,底面积为S1,图丙中砖块底面积为S2,
由F=pS可知,图乙中砖块对地面压力:F1=p1S1=600Pa×S1
图丙中砖块对地面压力:F2=p2S2=1000Pa×S2
又因为图乙、丙中为同一砖块且均水平自然放置,砖块对地面压力:F1=F2=G1,
即:600Pa×S1=1000Pa×S2
解得:S2=S1,
将乙、丙两图组装为一长方体,则F总=2G,S总=S1+S2=S1,
组合长方体砖块对地面的压强:p===1.25×600Pa=750Pa,
均匀柱形固体对水平地面的压强p=ρgh,
由于图甲和组合长方体的密度和高度均相同,所以图甲中砖块对地面的压强p'=p=750Pa。
故选:A。
33. 如图,一块长方体橡皮放置在水平桌面上,它对桌面的压力是由
发生形变产生的;若沿ab竖直向下切去右边,则此橡皮剩余部分对桌面的压 ,压强 (后两空均选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】橡皮;变小;不变
【解答】解:长方体橡皮对桌面的压力是由橡皮发生形变产生的;
沿ab竖直向下切去右边,橡皮的重力变小,对桌面的压力变小;
根据公式p=====ρgh可知,橡皮密度不变,高度不变,所以对桌面的压强也不变。
故答案为:橡皮;变小;不变。
34. 有四个完全相同的均匀正方体木块放在水平桌上,现将甲、乙、丙截去完全相同的两个小正方体(图中阴影部分)后,它们对桌面的压强分别为p甲、p乙、p丙和p丁,则( )
A.p丁>p甲=p乙=p丙 B.p乙>p丙>p丁>p甲
C.p乙>p丙=p丁=p甲 D.p乙>p甲>p丙>p丁
【答案】B
【解答】解:对于甲和丁,对桌面的压力:F甲<F丁,S甲=S丁,
因p=,
故p甲<p丁;﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
对于甲、乙、丙,对桌面的压力:F甲=F乙=F丙,S甲>S丙>S乙,
因p=,故p甲<p丙<p乙;﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
对于丙和丁:
若将丙的左边露出部分切掉,得出丙′,如下所示:
因p====ρgh,
故p丙′=p丁;
根据p=,F丙>F丙′,S丙=S丙′,
所以,p丙>p丙′;
p丙>p丙′=p丁;﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
由①②③得出:
p乙>p丙>p丁>p甲。
故选:B。
35. 如图所示,a、b是两个不同的实心圆柱体,其中的a高度小于b,a的底面积大于b,而他们对地面的压强正好相等,则下列判断正确的是( )
A.因为a的高度比较小,所以a的密度大
B.因为a的质量比较大,所以a的密度大
C.因为a的底面比较大,所以a的密度小
D.因为a的体积比较大,所以a的密度小
【答案】A
【分析】①实心圆柱体放在水平桌面上,对桌面的压力F=G=mg=ρgsh;再利用P=表示出圆柱体对桌面的压强;由题知ha<hb和Pa=Pb判断a、b密度的关系。
②根据F=PS和Sa>Sb判断a、b的质量大小关系。
【解答】解:实心圆柱体对水平桌面的压强:
P====ρgh;
∵ha<hb,Pa=Pb,
∴ρa>ρb
∵G=F=PS,Sa>Sb
∴Ga>Gb
∵G=mg,
∴ma>mb。
故选:A。
36. 如图所示,甲、乙两个正方体物块放置在水平地面上,甲的边长小于乙的边长。甲对地面的压强为p1,乙对地面的压强为p2( )
A.如甲、乙密度相等,将甲放到乙上,乙对地面的压强有可能变为p1
B.如甲、乙密度相等,将乙放到甲上,甲对地面的压强有可能变为p2
C.如甲、乙质量相等,将甲放到乙上,乙对地面的压强有可能变为p1
D.如甲、乙质量相等,将乙放到甲上,甲对地面的压强有可能变为p2
【答案】C
【分析】均匀实心正方体物块对水平地面的压强P====ρgh,即P=ρgh.由P=ρgh及P=分析解答此题。
【解答】解:1、设甲的边长为a,乙的边长为b,由题意知a<b;S甲=a2,S乙=b2,则S甲<S乙。
2、如果甲、乙的密度相等,则P1=ρga,P2=ρgb,P2>P1。
①将甲放到乙上,乙对地面的压强P2'===+ρgb=+P2>P2>P1。
②将乙放到甲上,甲对地面的压强P1'===ρga+=P1+>P1+P2>P2,
由于a<b,所以>ρgb=P2,所以P1'>P2;
3、如果甲、乙的质量相等,P1=,P2=,P1>P2。
①将甲放到乙上,乙对地面的压强P2'=,因为S甲<S乙,如果S乙=2S甲,则P2'====P1,
②将乙放到甲上,甲对地面的压强P1'==2P1>P2。
由以上分析可知,A、B、D错误,C正确。
故选:C。
【点评】本题考查了固体对地面压强的大小比较,分析量大,较复杂,是一道难题,应注意总结解题思路及方法。
37. 已知两个实心圆柱体A、B的底面积之比为1:3,高度之比为2:3,构成A、B两个圆柱体物质的密度分别为ρA和ρB,将B放在水平地面上,A叠放在B上面(如图甲所示),B对地面的压强为p1,若把B叠放在A上面(如图乙所示),B对A的压强为p2。若p1:p2=1:2,则ρA:ρB为( )
A.3:2 B.1:3 C.2:9 D.9:4
【答案】D
【分析】知道两个实心圆柱体A、B的底面积之比和高度之比,根据V=Sh求出体积之比,水平面上物体的压力和自身的重力相等,图甲中B对地面的压力等于A和B的重力之和,根据p=求出B对地面的压强;图乙中B对A的压力等于B的重力,受力面积为A的底面积,根据p=求出B对A的压强,利用p1:p2=1:2求出ρA与ρB的比值。
【解答】解:两个实心圆柱体A、B的体积之比:
==×=×=,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,由G=mg=ρVg可得,图甲中B对地面的压力:
FB=ρAVAg+ρBVBg=ρA×VBg+ρBVBg=(ρA+ρB)VBg,
B对地面的压强:
p1==;
图乙中B对A的压力:
FAB=GB=mBg=ρBVBg,
B对A的压强:
p2==,
则==×=×=,
解得:=。
故选D。
38. 把同种材料制成的甲、乙两个正立方体放在水平桌面上,甲、乙对桌面的压强分别为p1和p2。如图所示,把甲放在乙的上面,则乙对桌面的压强为( )
A.p1+p2 B.
C. D.
【解答】解:将质量分布均匀的正方体放在水平桌面上对桌面产生压强:
pρgh;
设甲正方体的棱长为a,乙正方体的棱长为b,把同种材料制成的甲、乙两个正立方体,放在水平桌面上,甲、乙对桌面的压强分别为p1和p2,则甲、乙的压强可表示为:
p1=ρga,p2=ρgb,
甲、乙的边长可表示为:a,b,
现在把甲放在乙的上面,则甲、乙对桌面的压力为:F总=ρga3+ρgb3=(a3+b3)ρg
=()3ρg+()3ρg,
乙与桌面的接触面积为:S乙=b2=()2,
则乙对桌面的压强为:
p乙。
故选:C。
39. 某实心正立方体金属块的质量是m,边长是a,则金属块的密度ρ= (用m、a表示).取6个这样的金属块,分别以如图的甲、乙两种方式放置在水平地面上,则甲、乙两种方式放置的金属块对水平地面的压力之比F甲:F乙= ,压强之比P甲:P乙= 。
答案:m/a³;1:1;1:2
解析:密度 ρ=m/V=m/a³;压力均为 6mg,压力比 1:1;甲受力面积为 3a²,乙为 6a²,压强比 2:1。
40. 为研究“影响压力作用效果的因素”,小科在家中用质量可忽略的塑料瓶和海绵进行实验:测得瓶底面积为40厘米2,瓶盖面积为8厘米2,并将瓶子装满550毫升水,依次正放和倒放于海绵上(如图)。
(1)正放时水对瓶底的压力为F1,倒放时水对瓶盖的压力为F2。则F1 F2(选填“大于”“小于”或“等于”)。
(2)要使瓶子倒放时对海绵的压强与正放时相同,需要从瓶子中倒出 毫升水。
【解答】解:(1)瓶中装满水,将瓶子竖直倒置,水的密度ρ、水的深度h不变,
由液体压强公式p=ρgh可知,瓶子正放时对海绵的压强与瓶子倒放时对海绵的压强相等,
所以p1=p2;
由于S1>S2,由F=pS知F1>F2;
(2)V=550mL=550×10﹣6m3
这瓶水的质量为:m=ρV=1×103kg/m3×550×10﹣6m3=0.55kg。
这瓶水重为:G=mg=0.55kg×10N/kg=5.5N;
物体放在水平面上,则F=G=5.5N。
瓶子正放时对海绵的压强为:
p11375Pa;
要使瓶子倒放时对海绵的压强与正放时相同,
由p得:倒放时水的重力G′=F′=pS′=1375Pa×8×10﹣4m2=1.1N,
倒出的水的重力ΔG=G﹣G′=5.5N﹣1.1N=4.4N,
则由G=mg得:Δm0.44kg,
由m=ρV得V4.4×10﹣4m3=0.44×103cm3=440mL。
故答案为:大于;440。
41. 如图,实心正方体A、B的材质与表面粗糙程度相同,且mA:mB=1:8,A、B叠放于水平地面,在水平推力F的作用下一起向右匀速直线运动,甲、乙两种情况对地面的压强p甲:p乙= ,水平推力F甲:F乙= 。
【解答】解:因实心正方体A、B的材质相同,即密度相同,
所以,由m=ρV=ρL3可得,它们的边长之比:
,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,甲、乙两种情况对地面的压强之比:
()2=()2;
因两种情况下整体对地面的压力相同,接触面的粗糙程度相同,
所以,整体受到的滑动摩擦力f相同,
因物体做匀速直线运动时处于平衡状态,受到的推力和滑动摩擦力是一对平衡力,
所以,F甲=F乙=f,即F甲:F乙=1:1。
故答案为:4:1; 1:1。
42. 叠人塔是一种二人以上层层叠成各种造型的游戏娱乐形式,也是一种高难度的杂技,目前世界纪录为9层人塔。图示为六人叠成的三层静态造型,假设每个人的重力、脚底与地面的接触面积均相等,下面两层五人的背部均呈水平状态,上面人的脚均踩在下面人背的正中间,则最底层三人从左到右对地面的压强之比为( )
A.1:2:1 B.2:1:2 C.7:10:7 D.10:7:10
【答案】C
【解析】设每人重力为G,由于每个人的重力相等,则左、右两人对地面的压力等于1.75G,中间人对地面的压力是2.5G,每个人的脚底与地面的接触面积均相等,由可得,最底层三人从左到右对地面的压强之比为7∶10∶7,故C符合题意,ABD不符合题意。
43.
如图所示,同种材料制成的实心圆柱体和放在水平地面上,高度之比为,底面积之比,它们对地面的压力和压强分别是、和、,则下列正确的是( )
A.,
B.,
C.,
D.,
【答案】B
【解析】实心圆柱体A和B材料相同,根据
可得它们对地面的压强之比为
它们对地面的压力之比为
44. 小明同学在探究“压力的作用效果与压力大小的关系”时,用海绵、砝码、小方桌做了如图甲、乙的实验。
(1)本实验是通过观察 来了解压力作用效果的大小,通过甲乙实验能够得到的结论是 ;
(2)若想继续探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”,应再做图 (填“丙”或“丁”)所示实验。
【答案】(1)海绵的凹陷程度;当受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;(2)丁。
【详解】[1]实验中运用转换法,通过观察海绵额凹陷程度来表示压力的作用效果。[2]甲、乙两实验中,受力面积相同,压力的大小不同,且压力越大,海绵的凹陷程越大,即压力的作用效果越明显,因此可得结论为:当受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显。
(2)探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”的实验中,需要控制压力相同,受力面积不同,且为了便于观察和比较,受压面的材料也相同,而且要选择容易发生形变的物体,因此应选择丁实验。
45. 在人流大的网红步行街,经常能看到无人环卫清扫车,它不仅清扫效率高、安全性强,同时还能降低运营成本,减少环境污染。如图是一辆5G无人环卫车,其质量为460kg,车与地面的总接触面积为200cm2在水平路面上匀速直线行驶过程中阻力为车所受重力的。
(1)该车未装垃圾时,对水平路面的压强是多大?
(2)该车在水平路面上沿直线匀速行驶时,牵引力大小为多少?
【解答】解:(1)无人环卫车的重力:G=mg=460kg×10N/kg=4600N,
静止时对水平路面的压力为:F=G=4600N,
静止时对水平路面的压强为:p2.3×105Pa;
(2)无人环卫车匀速行驶受到的阻力为:fG4600N=2300N,
由于无人环卫车匀速行驶时受到的阻力和牵引力是一对平衡力,则牵引力F牵=f=2300N。
答:(1)该车未装垃圾时,对水平路面的压强是2.3×105Pa;
(2)该车在水平路面上沿直线匀速行驶时,牵引力大小为2300N。
46. AG600水陆两栖飞机,被誉为国之重器,AG600主要用于森林灭火和水上救援,可以从地面起飞和降落,也可以从水面起飞和降落。最大巡航速度可以达到500km/h,AG600空载时质量为30t,最多可储水10t,停在停机坪时靠3个小轮即可支撑,每个轮子的受力面积仅为0.01m2。
求:(1)以最大巡航速度前往1000公里之外的海难事发地所需要的时间。
(2)满载时,飞机的总重力。
(3)飞机空载静止于水平地面上时,对水平地面的压强。
【解答】解:(1)飞机以最大巡航速度前往1000公里之外的海难事发地来回需要的时间为:
t;
(2)满载时的飞机的总重力G=(m空载+m水)g=(30×103kg+10×103kg)×10N/kg=4×105N
(3)空载静止于水平地面上时,对水平地面的压强为:
p1×107Pa。
答:(1)以最大巡航速度前往1000公里之外的海难事发地来回需要2小时;
(2)满载时的飞机的总重力是4×105N;
(3)空载静止于水平地面上时,对水平地面的压强为1×107Pa。
47.
芭蕾舞演员体重为475N,每只脚掌面积为,表演时足尖与地面的接触面积为;大象的体重为,每只脚掌面积为,求:
(1)芭蕾舞演员足尖着地表演时和大象四只脚着地站立时,各自对地的压强?
(2)芭蕾舞演员和大象能否在封冻的河面上行走?封冻河面能承受的最大压强为.
答案:
(1) 芭蕾舞演员压强 p1=475N/(0.001m²)=4.75×10⁵Pa;大象压强 p2=60000N/(0.2m²×4)=7.5×10⁴Pa。
(2) 芭蕾舞演员压强超过封冻河面承受值,不能行走;大象压强小于承受值,可以行走。
48. 在海滩案发现场留下了罪犯清晰的站立脚印,我公安人员立即用蜡浇注了如图所示的鞋模,测得蜡鞋模的平均厚度为3cm,质量为675g,又经测试达到同样深度脚印需压强为,试求罪犯的体重?(ρ蜡=0.9×10³kg/m³,g=10N/kg,写出带公式的计算过程)
答案:750N
解析:蜡鞋模体积 V=m/ρ=0.675kg/(0.9×10³kg/m³)=7.5×10⁻⁴m³,底面积 S=V/h=7.5×10⁻⁴m³/0.03m=0.025m²,罪犯体重 G=F=p×2S=1.5×10⁴Pa×2×0.025m²=750N。
题型二:增大或减小压强的方法
1. 全球气候变暖危及北极熊生存,聪明的北极熊学会了智慧出行。在通过薄冰时,它趴下身子,腹部贴着冰面向前爬行,如图所示。北极熊采用这种姿势是为了( )
A.增大摩擦 B.减小摩擦 C.增大压强 D.减小压强
【答案】D
【解答】解:北极熊通过薄冰时采用趴下身子,腹部贴着冰面向前爬行是为了增大受力面积,减小对薄冰的压强,保证顺利通过。
故选:D。
2. 如图所示的各种措施中,属于增大压强的是( )
A.切果器的刀片很薄 B.滑雪板的面积宽大
C.骆驼的脚掌宽大 D.大货车有很多车轮
【详解】A.切果器的刀片很薄,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;故A符合题意;B.滑雪板的面积较大,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强;故B不符合题意;C.骆驼的脚掌宽大,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强;故C不符合题意;D.大货车有很多车轮,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强;故D不符合题意。故选A。
3. 如图所示,滑雪运动员穿着有较大底面积的滑雪板。可有效( )
A.增大自身的重力 B.增大对雪地压力 C.减小对雪地压强 D.减小雪地摩擦力
【详解】滑雪运动员之所以穿着有较大底面积的滑雪板,是为了减小压力的作用效果,即减小压强,是在压力不变的情况下通过增大受力面积的形式来减小压强,与重力、压力、和摩擦力无关,故C符合题意,ABD不符合题意。故选C。
4. 公共自行车是城市绿色出行的重要交通工具。我市近日新投放了亲子公共自行车(如图),下列说法错误的是( )
A.绑带能避免惯性带来的伤害 B.坐垫中的海绵能增大压强
C.车身选用铝合金能减小重力 D.轮胎上刻有花纹能增大摩擦
【答案】B
【解析】A.当自行车突然停止时,后方座位上的小孩由于惯性会向前运动,绑带能够阻值小孩向前,可以避免惯性带来的伤害,故A正确,不符合题意;
B.坐垫中的海绵通过增大受力面积来减小压强,故B错误,符合题意;
C.铝合金的密度小,在体积一定的前提下,质量小,重力小,故C正确,不符合题意;
D.轮胎上刻有花纹通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故D正确,不符合题意。
5. 小宁的科学书快要掉下了,如图所示。他不慌不忙地用手在书的外边施加一个推力,把书推回到桌面上。在书本移动过程中,下列说法正确的是( )
A.书对桌面的压强不断变小
B.书受到桌面的摩擦力不断变大
C.书移动的速度一定不断变大
D.书对桌面的压力不断变小
【答案】A
【解析】AD.放在水平桌面上的书对桌面的压力来自于自身的重力,此时压力和重力相等,因为书的重力不变,所以在这一过程中,书对桌面的压力也不变;在压力不变的情况下,随着书被缓慢推上课桌,受力面积逐渐增大,因此由公式p=F/S可知,书对桌面的压强逐渐减小,故A正确、D错误;
B.书受到桌面的压力不变、接触面的粗糙程度不变,摩擦力大小不变,故B错误;
C.如果推力不变,且推动过程中摩擦力不变,书可能匀速运动,故C错误。
题型三:液体压强
1. 如图所示,往杯中匀速注水。该过程中杯底受到水的压强p随时间t变化的图像合理的是( )
A. B. C. D.
【详解】据图可知,量杯的形状是上宽下窄,所以在向量杯中倒水时,相同时间倒入相同体积的水,但水在量杯中的增加的高度越来越小,所以量杯底部所受液体压强的增加量也会越来越小,故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。
2. 如图所示,两个相同的柱形容器中分别盛有甲、乙两种液体,将两个相同的U形管压强计的金属盒分别放入液体中,U形管内液面的高度差ΔH0相同,两液体的密度分别为ρ甲、ρ乙,液体对容器底部的压强分别为p甲、p乙。则下列判断中正确的是( )
A. B.ρ甲>ρ乙,P甲<ρ乙
C.ρ甲<ρ乙,p甲<p乙 D.ρ甲<ρ乙,P甲>P乙
【答案】C
【解析】U形管内液面的高度差相同,说明此时液体压强相同,即
两容器内液面相平,甲液体中金属盒的深度大,根据液体压强计算公式可知
由图可知容器内两种液体深度相同,根据和得,甲液体对容器底部的压强较小,即
3. 如图所示,甲、乙两个容器中盛有相同质量的同种液体,两个容器底受到液体的压力分别为F甲、F乙,受到液体的压强分别为p甲、p乙,则它们的大小关系为()
A.F甲<F乙,p甲<p乙 B.F甲=F乙,p甲>p乙
C.F甲=F乙,p甲=p乙 D.F甲=F乙,p甲<p乙
【答案】D
【解析】首先根据F=G=mg比较容器底部受到液体的压力大小,再根据比较液体对容器底部的压强大小。
【解答】如图所示,甲、乙两个容器中盛有相同质量的同种液体,根据G=mg可知,液体的重力相等。
两个容器上下粗细一致,那么容器底部受到的液体压力等于液体重力,即F甲=F乙。
容器的底面积S甲>S乙,根据可知,容器底部受到液体的压强:p甲<p乙。
故D正确,而A、B、C错误。
4. 如图所示,在盛满水的烧杯中放入一个塑料小球,小球最终静止在水面上,那么与放入小球前相比,烧杯底受到水的压强将( )
A.变大 B.变小 C.不变 D.无法判断
【答案】C
【解析】液体压强与液体的密度和液体的深度有关,塑料小球放入前后,烧杯内的水都是满的,由p=ρgh知道,塑料小球放入前后水对烧杯底部的压强相等,保持不变,故C符合题意,ABD不符合题意。
5.
关于下图液体中、、三点压强的说法正确的是( )(盐水的密度为,纯水密度为)
A.点向下压强比向上压强大 B.、两点的压强相等
C.点压强比点压强小 D.、两点的压强相等
【答案】C
【解析】图中b、c两点所处的深度相同,已知盐水的密度大于水的密度,c点压强大于b点压强;a点所处的深度小于b点的深度,a、b两点在同种液体中,,b点的压强大于a点的压强,因此a、a、c三点压强的关系为
6. 图甲为纯水,乙为海水,对于图中a、b、c、d四个位置压强的说法,正确的是( )
A.a、c两处的压强相等 B.b处压强比c处压强大
C.a处向下压强比向上压强大 D.b处压强比d处压强小
【答案】D
7. 如图所示,两只容器分别盛有相同高度的浓盐水和水,在①、②、③三处,液体产生的压强( )
A.①处最大 B.②处最大 C.③处最大 D.①②③三处一样大
【答案】B
【解析】由图可知,①、②、③三点在液体中的深度关系:h1<h2=h3,因为浓盐水的密度大于水的密度,所以由p=ρ液gh可知三处液体产生的压强关系:p1<p2、p2>p3,p1、p3的大小关系无法判断,故②处液体产生的压强最大,故B正确。
8. 有甲、乙两个材料不同、厚度与质量相同的圆柱形容器,向其内加水至相同高度 (如图所示)。下列有关说法正确的是( )
A. 甲容器对桌面的压力小于乙
B. 甲容器对桌面的压力大于乙
C. 甲容器底部受到水的压强比乙小
D. 甲容器底部受到水的压强比乙大
【答案】B
【解析】由图可知,甲容器中水的体积大于乙容器中水的体积,根据m=ρV可知,甲容器中水的质量大于乙容器中水的质量,容器的质量相同,根据F=G总=m总g可知,甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力,A错误,B正确。水的高度相同,即容器底部水的深度相同,根据p=ρ水gh可知,水对两容器底部的压强相等,C、D错误。
9. 如图所示,完全相同的甲、乙两个圆柱形容器内装有密度不同的液体。在两烧杯中,距离杯底同一高度处有A、B两点,已知A、B两点压强相等。则下列关于烧杯中液体密度ρ甲、ρ乙和烧杯甲、乙对桌面的压强p甲、p乙大小关系说法正确的是( )
①ρ甲>ρ乙;
②ρ甲<ρ乙;
③p甲>p乙;
④p甲<p乙
A.只有①③ B.只有②③ C.只有②④ D.只有①④
【解答】解:
(1)由图知,A、B所处的深度hA<hB,
而A、B两点压强相等,即pA=pB,
由p=ρgh可知液体密度:ρ甲>ρ乙;
(2)设A、B距离杯底的高度为h,
烧杯底受到的压强:
p底甲=pA+ρ甲gh,p底乙=p乙+ρ乙gh,
因为p甲=p乙,ρ甲>ρ乙,
所以p甲+ρ甲gh>p乙+ρ乙gh,
所以烧杯底受到的压强:
p底甲>p底乙,
因为烧杯是直壁容器,烧杯底受到的压强p,
设液体重分别为G甲、G乙,烧杯底面积为S,
p底甲,p底乙,
可得:,
两烧杯内液体重G甲>G乙;
(3)因为烧杯对桌面的压力F=G杯+G液,
所以甲烧杯对桌面的压力F甲=G杯+G甲,
乙烧杯对桌面的压力F乙=G杯+G乙,
所以烧杯对桌面的压力F甲>F乙,
因为p、受力面积相同,
所以烧杯甲、乙对桌面的压强p甲>p乙。
综合分析①③正确
故选:A。
10. 甲、乙、丙相同三个容器中分别盛有密度不同深度相同的液体,已知a、b、c三点处液体的压强相等,如图所示,则各容器中液体密度的大小、容器对桌面压强的大小排列顺序都正确的是( )
A.ρ甲<ρ乙<ρ丙,p甲=p乙=p丙
B.ρ甲<ρ乙<ρ丙,p甲<p乙<p丙
C.ρ甲>ρ乙>ρ丙,p甲=p乙=p丙
D.ρ甲>ρ乙>ρ丙,p甲<p乙<p丙
【解答】解:由图可知:a、b、c三点处的深度大小关系是:ha>hb>hc;
已知三种液体中a、b、c三点处的压强相同,由p=ρgh得:ρ甲<ρ乙<ρ丙;
液体的体积相同,根据G=mg=ρgV可知,液体的重力的大小关系为:G甲<G乙<G丙;
容器的重力相同,则容器的总重力大小关系为:G甲总<G乙总<G丙总;
则容器对桌面压强的大小排列顺序为:F甲总<F乙总<F丙总;
容器的底面积相同,根据p可知,容器对桌面的压强的大小关系为:p甲<p乙<p丙。
故选:B。
11. 如图所示,在如图所示的三个底面积相同的容器中,分别装入质量相等的三种不同液体,液面高度恰好也相等,则容器底部受到液体的压强( )
A.甲最大 B.乙最大 C.丙最大 D.一样大
【解答】解:由题知,液体深度h、容器底面积S均相同,容器形状不同,
则由容器的形状可知,液体的体积:V甲<V乙<V丙,
因为三种液体质量相等,所以由ρ可知液体的密度:ρ甲>ρ乙>ρ丙,
因h相同,ρ甲>ρ乙>ρ丙,
所以由p=ρgh可知,容器底部受到的液体压强:p甲>p乙>p丙,
即容器底部受到液体压强最大的是甲。
故选:A。
12. 如图所示,有两个相同的密闭轻质容器一正一倒地放置在水平桌面上。已知甲、乙中所装不同液体的体积相同,乙中液体为水,两种液体对容器底部的压力相等。甲图中液体深度为10cm,A点到液面距离1cm,乙图中液面高度和甲图中A点等高,B点距离容器底部1cm,乙图中容器与桌面的接触面积为50cm2。下列判断正确的是( )
A.甲中液体对容器底的压强小于乙
B.甲中液体密度大于水的密度
C.乙中水对容器底部的压力为45N
D.乙中水对B点的压强为900Pa
【解答】解:AB.甲中液体对容器底的压强为p甲=ρ液gh甲,
甲中液体对容器底部的压力为F甲=p甲S甲=ρ液gh甲S甲 ①
甲中液体对容器底部的压力小于甲中液体的重力大小F甲<G甲 ②
同理,乙中液体对容器底部的压力为F乙=p乙S乙=ρ水gh乙S乙 ③
故乙中液体对容器底部的压力等于与乙容器底面积等大和液体的深度等高的液柱的重力大小,如上右图虚线表示的液柱的重力大小;故乙中液体对容器底部的压力大于乙中液体的重力大小F乙>G乙 ④
已知两种液体对容器底部的压力相等,即F甲=F乙,而S甲<S乙,由①③可知甲中液体对容器底的压强大于乙;由③④可得出G甲>G乙,
根据密度和重力公式可知ρ甲gV>ρ乙gV,
甲中液体密度大于水的密度,故A错误,B正确;
C.由③,乙中液体对容器的压力为F乙=p乙S乙=ρ水gh乙S乙=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.09m×50×10﹣4m2=4.5N,故C错误;
D.乙中水对B点的压强为pB=ρ水ghB=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.09m﹣0.01m)=800Pa,故D错误。
故选:B。
13. 如图甲所示,一装有水的圆台形密闭容器放在水平桌面上,水对容器底的压强为p1,容器底对桌面的压强为p2;若把容器倒置过来,如图乙所示水对容器底的压强为p1′,容器底对桌面的压强为p2′,则( )
A.p1<p1′,p2>p2′ B.p1>p1′,p2<p2′
C.p1<p1′,p2<p2′ D.p1>p1′,p2>p2′
【答案】D
14. 两支相同的试管内,装有质量相等的不同液体,a管竖直放置,b管倾斜放置,此时两管液面处于同一水平位置,如图所示,则管底受到液体的压强是( )
A.一样大 B.a管底大 C.b管底大 D.无法判断
【答案】B
15. 如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深度相同、质量相等的不同液体。请回答:
(1)甲、乙容器对桌面的压力分别为F甲、F乙,则F甲 (填“>”、“<”或“=”)F乙。
(2)液体对容器底部的压强分别为p甲、p乙,则p甲 (填“>”、“<”或“=”)p乙。
【答案】(1)= (2)>
【解析】(1)容器对桌面的压力等于上面所有物体的重力之和;
(2)首先根据比较液体密度大小,再根据液体压强公式p=ρ液gh比较容器底部受到压强的大小。
【解答】(1)容器对桌面的压力等于上面所有物体的重力之和,即F=G容器+G液体,则容器对桌面的 压力相等,即F甲=F乙;
(2)根据图片可知,液体的体积V甲<V乙,而质量m甲=m乙,根据可知,液体密度ρ甲>ρ乙。
而容器内液面相平,根据液体压强公式p=ρ液gh可知,容器底部受到液体的压强p甲>p乙。
16. 如图所示,水平桌面上放着底面积相等、质量相同的甲、乙两容器,分别装有体积不同的同种液体且深度相同,两容器底部对桌面的压力分别是,两容器底部所受液体压强分别用表示,两容器底部所受液体的压力分别是.请回答下列问题:
(1)两容器底部对桌面的压力 (选填“<”、“>”或“=”);
(2)两容器底部所受液体的压强 (选填“<”、“>”或“=”);
(3)两容器底部所受液体的压力 (选填“<”、“>”或“=”)。
【答案】>;=;=
【解答】(1)根据图片可知,两容器中同种液体的体积
根据G=mg=ρVg可知,两容器中液体的重力
容器对水平桌面的压力等于容器和液体的总重力,即;
所以两容器对桌面的压力
(2)根据图片可知,两容器中同种液体的深度相同,由可知,两容器底部所受液体的压强;
(3)两容器底部所受液体的压强,切两容器的底面积相同。由F=pS可知,两容器底部所受液体的压力
17. 请用所学的压力、压强知识解决下列问题。
(1)如图甲,用一个水平推力去压图钉,在压力的作用下松木很快就出现了裂缝,而手却没什么感觉,这是因为 不同而导致压强不同。
(2)一个装有染成红色酒精的瓶子,在其侧壁扎出a、b两个小孔,如图乙所示。发现b孔流出的液体更急,说明了液体内部的压强随 的增大而增大。把a、b两个小孔用塞子塞住,把瓶子放入水中,如图丙当瓶内、外液面相平时,同时拨出a、b两个小孔上的塞子时,观察到( )
A.a、b小孔均有水流入 B.a、b小孔均有酒精流出
C.酒精从a流出,水从b流入 D.水从a流入,酒精从b流出
【答案】(1) 受力面积; (2) 液体深度 A
【详解】(1)松木和手受到的压力相同,但手的受力面积远远大于松木的受力面积,所以手受到的压强远远小于松木受到的压强,故在压力的作用下松木很快就出现了裂缝,而手却没什么感觉。
(2)[1]一个装有染成红色酒精的瓶子,在其侧壁扎出a、b两个小孔,b孔的深度大于a孔的深度,发现孔流出的液体更急,说明了液体内部的压强随深度的增大而增大。
[2]根据题意可知,瓶内外液面相平,即h酒精=h水,由于酒精的密度比水的密度小,根据p=ρgh可知,同一水平位置,酒精的压强比水的压强小,即p酒精<p水,因此a、b两个小孔均有水流入,故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
18. 研习小组为探究影响液体内部的压强的因素,实验操作如图所示。
(1)实验前,小东用手指按压金属盒上的橡皮膜,发现u形管两边的液面保持如图甲所示的高度差不变,该操作的目的是 。
(2)观察实验乙、丙、丁,发现U形管的液面高度差相同,由此可以得出的结论是 。
(3)为了探究液体内部的压强与液体密度的关系,小阳将烧杯中的水换成盐水重复上述实验,实验时压强计金属盒的放置要求是 。
(4)小组同学还探究了液体内部压强和深度的关系,发现液体的深度越大,压强越大。现发现有A、B两杯没有标签的液体,其中一杯是酒精,一杯是清水。为鉴别它们,小东将同一个压强计的金属盒先后浸没到A、B两杯液体中,U形管两侧的液柱高度差分别用h甲和h乙表示,使h甲等于h乙。他发现压强计没入A液体中的深度更大,则A液体是 。
【答案】(1)检查压强计的气密性
(2)同一深度,液体内部朝各个方向的压强大小相等
(3)金属盒放在盐水中的深度与水中相同
(4)酒精
【解析】 液体内部的压强与液体深度,密度有关,液体深度越大,密度越大,液体压强越大。探究实验时要注意控制变量。探究压强大小与深度关系时,控制液体密度相同。探究压强大小与密度关系时,需控制深度相同。通过比较压强计u形管两边的液面的高度差来比较压强大小。所以实验要确保压强计的不漏气。
【解答】(1)小东用手指按压金属盒上的橡皮膜,发现U形管两边的液面保持如图甲所示的高度差不变,说明装置漏气,目的是检查压强计的气密性;
(2)观察实验乙、丙、丁,发现U形管的液面高度差相同,可以得到同一深度,液体内部朝各个方向的压强大小相等;
(3)探究液体内部的压强与液体密度的关系,需控制深度相同,所以要保持金属盒放在盐水中的深度与水中相同;
(4)压强计U形管两侧的液柱高度差分别用h甲和h乙表示,使h甲=h乙,则两液体产生的压强相等,压强计浸入A液体中的深度更大,根据p=pgh可知A液体的密度小,酒精的密度小于水的密度,A液体是酒精。
强化训练
【基础强化】
1. 潜水员在水下高压环境中停留一段时间后,若外界压强快速减小,则会引起“潜水减压病”危及生命。如图所示潜水员的潜水路线中容易引起“潜水减压病”的是( )
A.从a到b B.从b到c C.从c到d D.从d到a
【答案】B
【解析】由图可知,从b到c,深度减小,液体密度一定时,由可知,液体压强减小,可能会引起“潜水减压病”。
2.
如图,往柱状容器内注入一定量的水,可观察到橡皮膜向外凸起,要使橡皮膜凸起程度更加明显,以下方法可行的是(已知:)( )
A.将水换成等体积酒精 B.往容器中增加水量
C.换成横截面积更大的容器 D.转动容器使侧孔朝左
【答案】B
【解析】A.将水换成等体积酒精,由于容器的底面积相同,则液面的深度相同,橡皮膜所处的深度不变,由于酒精的密度小于水的密度,压强会变小,橡皮膜凸起程度减弱,故A不符合题意;
B.往容器中增加水量,橡皮膜所处的深度增加,压强会变大,橡皮膜凸起程度变大,故B符合题意;
C.换成横截面积更大的容器,液体的体积不变,液面深度会减小,压强会变小,橡皮膜凸起程度减弱,故C不符合题意;
D.转动容器使侧孔朝左,橡皮膜所处的深度不变,液体密度不变,则压强不变,橡皮膜凸起程度不变,故D不符合题意。
3. 如图所示的压强计,为保证它可正常测量,提出以下检查流程:
上面流程图中①、②、③的内容分别是( )
A.①左高右低 ②左低右高 ③相平
B.①左低右高②相平③相平
C.①相平②左低右高③相平
D.①相平②左低右高③左低右高
【答案】C
【解析】根据题意可知,手按橡皮膜时,当液面稳定后,如果U形管两侧液面相平,几乎没有变化,那么压强计漏气,如果左侧液面下降,右侧液面升高,那么压强计正常;如果压强计漏气,那么可以拆下橡皮管,此时液面相平,那么压强计正常,故C符合题意,而ABD不符合题意。
4. 如图所示,在容器中装有一些水,则 A、B、C 三点的压强关系是( )
A. pA<pB<pC B. pA=pB=pC C. pA>pB>pC D. pA>pB<pC
【答案】A
【解析】容器中装的全是水,说明A、B、C三点液体密度相等;由题图可知,A点的深度为h,B点的深度为2h,C点的深度为3h,所以hA<hB<hC,根据p=ρgh可得pA<pB<pC,故选A。
5. 如图所示,A、B、C三个容器中分别装有盐水、清水和酒精(ρ盐水>ρ清水>ρ酒精),三个容器中液面相平,容器底部受到液体的压强分别为pA、pB、pC,则( )
A.pA>pB>p C B.pA<pB<p C C.pA=pB=p C D. 无法确定
【答案】A
【解析】由图知,三容器内液体深度:hA=hB=hC,又因为ρ盐水>ρ清水>ρ酒精,根据p=ρgh可知,pA>pB>pC。
6. 小明同学利用矿泉水瓶做小实验,在侧壁三个位置钻上同样大小的小孔,将瓶子装满水,打开瓶盖水从小孔喷出。图中的几种水流现象最接近实际情况的是( )
A B C D
【答案】A
【解析】由于同种液体的压强随深度的增加而增大,所以将瓶子装满水,深度越大的孔,该位置液体压强越大,喷射的水的水平距离越远,深度越小的孔,该位置液体压强越小,喷射的水的水平距离越近,故 A 正确。
7. 如图所示,两手指用力压住铅笔的两端使它保持静止,下列说法中正确的是( )
A.左边手指受到的压力较大,两手指受到的压强相同
B.右边手指受到的压力较大,两手指受到的压强相同
C.两手指受到的压力相同,左边手指受到的压强较大
D.两手指受到的压力相同,右边手指受到的压强较大
【解答】解:
(1)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相等。由于手指对铅笔的压力与铅笔对手的压力是一对作用力与反作用力,所以这两力也相等。由此可知:两手指受到的铅笔的压力相同。
(2)由于铅笔的两端的受力相同,右边的受力面积小,由p可知右边手指受到的压强较大。
故选:D。
8. 如图是甲、乙两种物质的质量和体积关系。现用甲、乙两种物质分别制成均匀实心正方体A、B,当它们平放在水平地面上且对水平地面的压强相等时,则两正方体A、B的质量比为( )
A.1:64 B.1:16 C.1:8 D.1:4
【详解】由图象可知,当甲的体积为1cm3时,质量为8g,所以甲的密度为:ρ甲8g/cm3;
当乙的体积为4cm3时,质量为4g,所以乙的密度为:ρ乙1g/cm3;
所以ρ甲:ρ乙=8:1;
现用甲、乙两种物质分别制成均匀实心正方体A、B,当它们平放在水平地面上且对水平地面的压强相等时,由pρgh可知,
两正方体的边长之比:,
两正方体的体积之比:,
则两正方体的质量之比:。故选:A。
9. 将未装满水且密闭的矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置。如图所示,两次放置时,水对瓶底和瓶盖的压强分别为PA和PB,水对瓶底和瓶盖的压力分别为FA和FB,则( )
A.pA>pB FA>FB B.pA<pB FA=FB
C.pA<pB FA>FB D.pA=pB FA<FB
【详解】(1)由图可知,倒放时瓶中水的深度较大,根据P=ρgh可知,倒放时水对瓶盖的压强较大,即pA<pB,故A、D错误。(2)正放时,瓶子中的水柱是粗细相同的,瓶子底部受到的压力等于瓶中水的重力;倒放时,瓶子中的水柱上面粗,下面细,一部分水压的是瓶子的侧壁,瓶盖受到的压力小于瓶中水的重力;瓶中水的重力是一定的,所以正放时水对瓶底的压力大于倒放时水对瓶盖的压力,即FA>FB;故B错误,C正确。故选:C。
10. 如图所示,边长为10cm的正方体A重力为1N,在水平向左的力F1=2N,竖直向上的力F2=4N作用下,沿着墙壁竖直向上做匀速直线运动,则此时A受到的滑动摩擦力大小为 ,A对竖直墙壁的压强为 。
【答案】3N;200Pa
【详解】(1)物体A沿着墙壁竖直向上做匀速直线运动,处于平衡状态,物体A受到竖直向上力F2与重力、滑动摩擦力的合力是平衡力,可得:F2=G+f,
物体A受到的滑动摩擦力大小:f=F2﹣G=4N﹣1N=3N;
(2)因为固体能大小不变的传递压力,所以A对竖直墙壁的压力:F压=F1=2N,
受力面积S=10cm×10cm=100cm2=0.01m2,A对竖直墙壁的压强:p200Pa。
11. 如图所示,两个质量相等的实心均匀正方体A、B静止放置在水平地面上。若均沿竖直方向截去一半,则剩余部分对水平地面的压强pA pB(均选填“大于” 、“小于”或“等于”); 若均沿水平方向截去一半,则剩余部分对水平地面的压强pA pB;若均沿图中所示虚线截去上面的一半,则剩余部分对水平地面的压强pA pB。
【答案】大于;大于;大于
【解答】 若均沿竖直方向截去一半,A、B对地面的压力分别变为FA、FB,则对地面的压力仍相等,受力面积变为SA、SB,已知SA<SB,根据可知,剩余部分对水平地面的压强pA>pB;
若均沿水平方向截去一半,A、B对地面的压力分别变为FA、FB,则对地面的压力仍相等,受力面积不变,仍为SA<SB,根据可知,剩余部分对水平地面的压强pA>pB;
若均沿图中所示虚线截去上面的一半,A、B对地面的压力变为FA、FB,则对地面的压力仍相等,受力面积不变,仍为SA<SB,根据可知,剩余部分对水平地面的压强pA>pB。
12. 如图所示,小晨将甲、乙两个实心均匀正方体分别放在水平地面上,测得它们对地面的压强相等,则甲乙两正方体的密度ρ甲 ρ乙(选填“>”、“<”或“=”)。接着小晨将两个正方体沿图示的方向截去一部分,都拿走右半部分,则甲、乙剩余部分对水平地面的压强 p甲 p乙。(选填“>”、“<”或“=”)
【答案】<;>
【解析】【分析】(1)密度均匀,上下粗细一致的柱体对地面的压强,据此结合h甲>h乙得出两者的密度关系;
(2)由压强公式表示出切割前甲、乙对水平面的压强和切割后甲、乙对水平面的压强,并把切割会的压强与原压强比较的判断出甲、乙剩余部分对水平地面压强的关系。
【解答】(1)正方体就是粗细一致的柱体,则它对地面的压强p=ρgh;
甲、乙两个正方体对地面的压强相等,且h甲>h乙,
根据p=ρgh可知,二者的密度ρ甲<ρ乙;
(2)如下图所示,甲剩余部分与虚线粗细一致竖直部分相比,相当于受力面积不变而增大了压力,根据可知,此时剩余部分对地面的压强变大;
乙的剩余部分与虚线粗细一致竖直部分相比,相当于受力面积不变而减小了压力,根据可知,此时剩余部分对地面的压强变小;
根据前面的分析可知,虚线粗细一致的部分甲和乙对地面的压强相等,因此甲、乙剩余部分对水平地面的压强p甲>p乙。
13. 长方体物块甲、乙置于水平地面上,甲、乙与地面的接触面积分别为S、S'(S<S') ,对地面的压强相等,如图1,则甲、乙两物体的重力关系是G甲 G乙 (选填“大于”、“小于”或“等于”)。若将两物体先后叠放到对方的上表面,如图2所示,此时甲对地面的压强 (选填“大于”、“小于”或“等于”)乙对地面的压强。
【答案】小于;大于
【解析】【分析】(1)根据F=G=pS比较重力的大小;
(2)根据公式比较对地面的压强大小。
【解答】(1)甲和乙对地面的压强相等,且接触面积S<S',根据公式F=G=pS可知,甲的重力小于乙的重力,即G甲<G乙。
(2)若将二者叠放在一起时,它们对地面的压力都等于二者重力之和,即对地面的压力相等,且接地面积S<S',根据公式可知,甲在下面时的压强大于乙在下面时的压强。
14. 通过学习,同学们知道了液体压强的特点。在此基础上,老师提出了这样的问题:有两只杯子,分别盛有清水和盐水,但没有标签,你能否用压强计将它们区别开呢?
(1)当压强计的金属盒在空气中时,U 形管两边的液面应当相平,而小明同学却观察到如图甲所示的情景。出现这种情况的原因是:U 形管左侧液面上方的气压________(填 “大于”“小于” 或 “等于”)大气压;调节的方法是:________(填字母)。
A. 将此时右侧管中高出的液体倒出
B. 取下软管重新安装
C. 从右端管口吹气
(2)小明再做如图乙所示的检查。当用手指按压(不论轻压还是重压)橡皮膜时,发现 U 形管两边液柱的高度几乎不发生变化。出现这种情况的原因是:_________________。
(3)压强计调节正常后,小明将金属盒先后浸入到两杯液体中,如图丙和丁所示。他发现图丁中 U 形管两边的液柱高度差较大,于是他认为图丁杯子中盛的是盐水。你认为,小明的结论是________(填 “可靠” 或 “不可靠的”);理由是_______________________________
________________________________。
【答案】(1)大于 B (2)压强计 漏气 (3)不可靠的 没有控制金属盒在两种液体中的深度相同
【解析】(1)U形管右侧上方是和大气相通的,由题图甲可知U形管右侧液面比较高,说明U形管左侧液面上方的气压大于大气压;只要取下软管重新安装,让U形管左侧液面和大气相通,这样U形管两侧的液面就是相平的,故选B。
(2)若压强计漏气,软管中的气体和大气相通,橡皮膜受到按压时,软管内的气体压强不会发生变化,U形管中的液面就不会出现高度差。
(3)题图丙与丁中金属盒不在同一深度处,所以无法用液面高度差来判断两杯液体的密度大小关系,小明的结论是不可靠的;原因是没有控制金属盒在两种液体中的深度相同,不符合控制变量法的要求。
15. 茶壶几乎是每家必备的常用器具。学习压强知识后,小淇想对家中的茶壶进行相关研究。她测得茶壶的质量为 600 g, 底面积为100~cm2装入适量水后将它放在水平桌面上,测得水的深度如图所示,请你接着她的探究完成如下任务。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g=10 N/kg)
(1) 求水对茶壶底的压强。
(2) 若水对茶壶底的压力是茶壶对桌面压力的 0.6 倍,则茶壶内水的质量为多少?(茶壶壁厚度不计)
【解】(1)水对茶壶底的压强p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.12 m=1.2×103 Pa。
(2)由p= 得,水对茶壶底的压力F水=pS=1.2×103 Pa×100×10-4m2=12 N,由题意可知,茶壶对桌面的压力F壶= =20 N,茶壶的重力G壶=m壶g=0.6 kg×10 N/kg=6 N,因茶壶对桌面的压力等于茶壶和水的重力之和,所以,水的重力G水=F壶-G壶=20 N-6 N=14 N,则水的质量m水= =1.4 kg。
16. 随着社会的进步,“绿色出行,低碳生活”的理念已经深入人心,小明同学在上学时骑着自行车在平直的水平路面上以5米/秒的速度匀速行驶了5分钟,小明同学的质量为60千克,自行车质量为10千克,前后轮胎和地面总接触面积为2×10﹣3米2,在小明骑行过程中,自行车受到的总的阻力是人和车总重力的0.02倍,求:
(1)这5分钟内通过的路程是多少米?
(2)自行车受到的总的阻力为多少牛?
(3)自行车对水平路面的压强为多大?
【详解】(1)由v可知,这5分钟内通过的路程:s=vt=5m/s×5×60s=1500m;
(2)自行车和小明的总重力:G总=m总g=(60kg+10kg)×10N/kg=700N,
自行车受到的总的阻力:f=0.02G总=0.02×700N=14N;
(3)自行车对水平路面的压力:F=G总=700N,
自行车对水平路面的压强:p3.5×105Pa。
17. 某电动汽车,质量为1.8t,车轮与路面接触的总面积为750cm2,该车在水平路面上直线行驶12km,用时10min,受阻力是车重的0.05倍,求:
(1)该车匀速行驶时的速度是多少m/s?
(2)匀速行驶过程中,汽车受到的牵引力是多少?
(3)车静止在水平路面上时,车对路面的压强是多少?
【详解】(1)该车在水平路面上直线行驶12km=12000m,用时10min=600s
该车匀速行驶时的速度为v===20m/s
(2)该汽车的重力为G=mg=1800kg×10N/kg=1.8×104N
汽车匀速行驶,处于平衡状态,所以汽车的牵引力等于汽车所受阻力,汽车受阻力是车重的0.05倍,即F牵=f=0.05G=0.05×1.8×104N=900N,
(3)汽车对地面的压力等于重力,即F压=G=1.8×104N,
所以车对路面的压强为p==2.4×105Pa
18. 北京冬奥会比赛用雪是使用造雪机人工制造的。其方法是:先利用高压空气将水流打碎成细密的雾状,喷射至45m的高空,这些水雾遇到寒冷的外部空气,在落地前15s内凝固成冰晶。冰晶需要经过质量为6t的压雪机(履带与雪实际接触面积为2.5m2)反复碾压,才能变得紧实,成为比赛用雪。求:
(1)压雪机自重都很大,其目的是通过 方法来增大压强
(2)造雪机喷出的水雾下落地面的速度不能大于 米/秒
(3)压雪机在工作时,对雪面的压强。
【答案】(1)增大压力;(2)3;(3)24000帕
【详解】(1)压雪机自重都很大,是在受力面积一定,通过增大压力来增大压强。
(2)造雪机喷出的水雾下落地面的速度为3m/s,故造雪机喷出的水雾下落地面的速度不能大于3m/s;
(3)压雪机质量为m=6t=6×103kg,则压雪机对雪面的压力为F=G=mg=6×10³kg×10N/kg=6×104N
压雪机履带与雪实际接触面积为2.5m2,则压雪机在工作时,对雪面的压强为2.4×104Pa
答:压雪机在工作时,对雪面的压强为24000帕。
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2.3 压强
知识点一、压力的作用效果
1. 定义:垂直作用在物体表面上的力叫压力
2. 压力产生的条件:只有相互接触且又发生挤压的物体之间才有压力
3. 方向:压力的方向垂直于受力物体的表面即垂直于受力面且指向被压物体。
4. 大小:压力并非都由重力产生,因此压力的大小并不一定与重力大小相等,有时甚至无关
(1) 影响压力作用效果的因素
甲 乙 丙
1) 比较甲组和乙组,结论:当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显
2) 比较乙组和丙组,结论:当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显
(2) 压强:单位面积受到的压力
1) 公式:通常用p表示压强,F表示压力,S表示受力面积,那么
变形公式:F = pS
2) 单位:国际单位制中,压强的单位是“帕斯卡”,简称帕(Pa)。
3) 物理意义:压强是表示压力作用效果的物理量
【注】对压强单位的认识
一张对折的报纸平铺在水平桌面上时,对桌面的压强约为1Pa
一块平放的砖对水平地面的压强约为103Pa
坦克的履带对水平地面的压强约为105Pa
成年人站立在水平地面上对地面的压强约为1.5×104Pa
(3) 对压强计算公式的理解
1) 公式 无论对于固体、液体还是气体产生的压强都普遍适用
2) 公式中的受力面积S是指两个物体相互接触的那部分面积,而不一定是受压物体的表面积
3) 应用公式 计算时,力的单位要用N,面积的单位要用 m²,压强的单位要用Pa
知识点二、增大或减小压强的方法
增大压强的方法
减小压强的方法
保持受力面积不变,增大压力
保持受力面积不变,减小压力
保持压力不变,减小受力面积
保持压力不变,增大受力面积
同时增大压力和减小受力面积
同时减小压力和增大受力面积
知识点三、液体压强
1. 原因:由于液体受到重力作用,并且具有流动性,因此,液体内部向各个方向都有压强。
2. 探究液体压强的存在
提出
问题
固体会产生压强,液体是否也会产生压强?
实验
过程
实验
现象
将水注入管内约处时橡皮膜向外凸出,将水注入管内约处时橡皮膜向外凸出更明显
竖直玻璃管下端插入水下时,橡皮膜向内突出
结论
液体对容器底部和侧壁都会产生压强,液体的深度越大,压强越大
3. 压强计
作用
比较液体内部的压强大小
构造图示
工作原理
当橡皮膜受到外力作用而向里凹陷时,U 形玻璃管两侧液面出现高度差,因此可通过两侧高度差来反映压强的大小,液面高度差越大,表示压强越大
【注】实验前,用手按压橡皮膜,观察压强计玻璃管两侧的液面高度差,进而判断压强计是否漏气。
4. 液体压强的特点
1) 液体对容器底和侧壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强
2) 液体的压强随深度的增加而增大(可比较实验B和D)
3) 在同一深度,液体向各个方向的压强相等(可比较实验A、B和C)
4) 不同液体的压强还跟液体的密度有关:在同一深度,液体的密度越大,该处的压强也越大(可比较实验D和E)
5. 液体压强的公式P=ρgh,p为液体压强,ρ为液体密度,g=9.8 N/kg,h为液体深度
6. 两公式的区别与联系
1) P=F/S是压强的定义式,也是压强的计算公式,无论对固体、液体,还是气体都是适用的
2) P=ρgh是通过公式P=F/S推导出来的,只适合于计算液体和特殊固体(规则柱状体,如长方体、正方体、圆柱等)的压强,推导过程如下:
【辨析比较】压强的定义式和液体压强公式p =ρgh的区别与联系。
压强的定义式
液体的压强公式p =ρgh
适用范围
普遍适用
一般适用于液体
决定因素
压力和受力面积
液体的密度和深度
计算顺序
先计算压力,后计算压强(利用)
先计算压强(利用ρgh),后计算压力(利用F = pS)
联系
(1)液体的压强公式p =ρgh是根据液体的特点,利用定义式推导出来的。
(2)在特殊情况下,用公式和p =ρgh均可计算竖直放在水平面上的固体对水平面的压强,这里所说的特殊情况,是指该固体为质地均匀、上下粗细一致的柱体(如圆柱、棱柱等);此时ρ指该固体的密度,h指该固体的高度。
(3)对于其他不规则容器,计算液体的压强一定要用公式p =ρ gh,否则会出现错误。
1. 特殊容器分析:对桌面压力口大压力大;口小压力小:
容器类型
容器底部受到液体压力的定性分析
F=G液
F<G液
F>G液
(1)拓展:不规则容器(底面积相同)
同液体,同高度
同液体,同质量
同质量,同高度
GA>GB>GC
F1<G水=F2<F3
GA=GB=GC
对杯底A=B=C(=ρgh)
A<B<C
A<B<C(A<ρB<ρC)
对杯底FA=FB=FC(F=S)
FA<FB<FC
FA<FB<FC
对桌面F1>F2>F3(F=G)
F1=F2=F3
F1=F2=F3
对桌面1>2>3()
1=2=3
1=2=3
(2)倒置问题:
对杯底不变
对杯底变小(=ρgh)
对杯底F增大(F=pS)
对杯底F增大(F1<G水<F2)
对桌面F不变
对桌面F不变
对桌面变小()
对桌面变小()
【经典题型讲解】
题型一:压力的作用效果
1. 物理现象无处不在,如图中的情景对应的物理知识正确的是( )
A.图甲:把刻刀磨锋利——压力越大压力作用效果越明显
B.图乙:北极熊爬行过冰面——增大与冰面间的摩擦力
C.图丙:高铁站的安全白线——流体流速越大压强越小
D.图丁:铅笔被水“折断”——属于光的反射现象
2. 关于压力和压强概念的理解,下列说法正确的是( )
A.压强就是压力与受力面积之比
B.放在水平面上的物体,物体越重,压力越大,所以对水平面的压力就是重力
C.压力的方向与重力的方向相同,总是竖直向下的
D.根据压强公式p=F/S可知,压强的大小与压力大小成正比
3. 大象是陆地上现有体重最大的动物,一头成年大象的体重约为6000kg,每只脚掌的面积为0.06m2,这头大象站立在水平地面上时对地面的压强约为( )
A.1×105Pa B.1×106Pa C.2.5×105Pa D.2.5×106Pa
4. 如图所示,轻质细绳将物体A,B通过两个定滑轮分别连在同一弹簧测力计的两端,其中GA=10N,GB=100N,B是边长为20cm的正方体,整个装置处于静止状态(不计弹簧测力计的重力及滑轮与绳子的摩擦),下列说法正确的是( )
A.弹簧测力计的示数为0N B.弹簧测力计的示数为40N
C.B物体对支撑面的压力为100N D.B物体对支撑面的压强为2.25×103Pa
5.
如图所示,水平桌面上有一质量分布均匀的木板,右端与桌边相齐,在水平力的作用下,沿直线向右匀速离开桌边。在此过程中,下列说法正确的是( )
A.对桌面的压强不变 B.对桌面的压力变大
C.桌面对的摩擦力不变 D.拉力变小
第5题图 第6题图 第7题图 第8题图
6. 我们知道,一对作用力与反作用力总是大小相等,方向相反。如图所示,重15N的长方体物块甲放在水平桌面上,另一重5N的长方体物块乙放在物块甲上。则下列说法正确的是( )
A.物块乙所受的合力为10N B.物块乙对物块甲的压力为15N
C.桌面受到物块甲的压力为15N D.桌面对物块甲的支持力为20N
7. 如图所示,两个底面积和高都相同的容器甲和乙放在水平桌面上,注满质量相等的不同液体,甲容器底部受到液体的压力为F1,乙容器底部受到液体的压力为F2,则( )
A.F1>F2 B.F1=F2 C.F1<F2 D.无法判断
8. 如图所示,甲、乙两正方体放在海绵上,海绵下陷程度相同,以下说法正确的是( )
A.甲、乙重力相等 B.甲的密度大于乙的密度
C.把甲放在乙上和把乙放在甲上海绵下陷程度相同 D.把乙竖直截去一定的宽度后,乙下陷程度变大
9. 如图所示,在“探究影响压力作用效果的因素”的实验中,下列说法正确的是( )
①甲、乙两次实验中,小桌对海绵的压力大小相等
②甲、乙两次实验中,乙图中小桌对海绵压力作用的效果比甲图中的明显
③甲、乙两次实验,说明压力作用的效果跟受力面积的大小有关
④甲、乙两次实验,可通过对比海绵被压下的深浅来反映压力的作用效果
A.①② B.①②④ C.①③④ D.③④
10. 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,在保持这两种姿态静止时,他对地面的压力和压强分别为F甲和F乙、p甲和p乙,则下列关系正确的是( )
A.F甲>F乙,p甲>p乙 B.F甲>F乙,p甲<p乙
C.F甲=F乙,p甲>p乙 D.F甲=F乙,p甲<p乙
11. 如图所示,10本完全相同的书(每本书与书架的接触面积相同),书架受到书的压力为F,压强为p。当取走右边的4本书后,其余6本书不动,则书架受到书的压力和压强是( )
A.压力为,压强为 B.压力为,压强为
C.压力为,压强为 D.压力为,压强为
12. 家用小轿车每个车轮与地面的接触面积为0.01m2,车重1.2×104N。驾驶员及乘客共重3×103N。在水平地面上小轿车对地面的压强是( )
A.3.00×105Pa B.3.75×105Pa C.1.20×106Pa D.1.50×106Pa
13.
一根均匀的长方体细长直棒重1.5N,下底面积为20cm2,将它放在水平桌面上,并有的长度露出桌面外,如上图所示,则直棒对桌面的压强为________Pa。
14. 如图一木块的质量为m,密度为ρ,平放在水平的桌面上,对桌面的压强为p,若沿虚线虚线切除1/2,留下的1/2的质量是 ,密度是 ,对桌面的压强为 。
15. 如图是表示甲、乙两种物质“质量与体积关系”的图象。由图可知,甲乙物质的密度比即ρ甲:ρ乙= 。用这两种物质分别做成A、B两个质量相等的实心正方体,把它们放在水平地面上,A、B两物体对水平地面的压强之比pA:pB= 。
第15题图 第16题图 第18题图
16. 已知两个实心圆柱体A、B的底面积之比为1:3,高度之比为2:3,构成A、B两个圆柱体物质的密度分别为pA和pB,将B放在水平地面上,A叠放在B上面(如图甲所示),B对地面的压强为p1,若把B叠放在A上面(如图乙所示),B对A的压强为p2,若p1:p2=1:2,g=10N/kg,则ρA:ρB= ;若A的重力为5N,则甲图中B对地面的压力为 N。
17. 体积相等的甲、乙两块砖,三条棱长之比为1∶2∶3,它们密度之比为2∶1,将甲砖竖放在乙砖上,乙砖平放在水平地面上,则甲砖对乙砖的压强与乙砖对地面的压强之比为( )
A.1∶2 B.2∶1 C.1∶3 D.6∶1
18. 如图二块同样大小和质量相等的砖,长是宽的2倍,把它们互相垂直放置,设砖对地面的压强为p1,上面一块砖对下面一块砖的压强为p2,则( )
A.p1>p2 B.p1=p2 C.p1<p2 D.无法确定
19. 如图所示,将一块砖侧放在水平面上,若沿对角线去掉上面的一半,则剩下的半块砖的密度、对地面的压力、压强与原来整块砖相比( )
A.密度不变,压力减半,压强减半 B.密度减半、压力减半、压强减半
C.密度减半、压力减半、压强不变 D.密度不变,压力减半,压强不变
20. 如图,水平桌面上有质量相等的均匀正方体重物A、B,边长分别为a和b,且a>b,下列操作使剩下部分对桌面压强可能相等的是( )
A.沿水平方向切去相等的厚度 B.沿水平方向切去相等的质量
C.沿竖直方向切去相等的厚度 D.沿竖直方向切去相等的质量
21. 有甲、乙两个正方体分别放在水平桌面上,已知甲的密度大于乙的密度,在甲和乙两块正方体上分别水平截去高度相同的两块,剩下部分对水平桌面的压强是相等的。问原来两块正方体对桌面的压强( )
A.p甲>p乙 B.p甲<p乙 C.p甲=p乙 D.无法判断
22. 三个体重、体型相似的人叠成两层静态造型,这是新昌的一种非物质文化遗产——叠罗汉,如图所示。假如每个人体重均为G,每只鞋的底面积均为S,则地面上每只脚对水平地面的压强为( )
A. B. C. D.
23. 将一均匀长方体放在水平桌面上,如图所示,若沿着虚线切开拿走上一半,则长方体的密度、长方体对桌面的压力及压强的变化是 ( )
A.密度不变,压强不变,压力减小 B.密度减小,压强减小,压力减小
C.密度不变,压强减小,压力减小 D.密度不变,压强不变,压力不变
24. 一个均匀的木块,按图所示放在水平桌面上,若沿虚线切去一半,将其放在另一半木块的上面,此时地面受到的压强是原来的( )
A.1倍 B.2倍 C.1/2 D.1/4
25. 下图所示,几块完全相同的砖水平摆放在地面上。甲是两块水平叠放,乙是一块水平放置,丙是两块并排水平放置,则下列说法中,正确的是
A.甲、乙、丙砖对地面的压强一样大
B.图甲的砖对地面的压强最大,丙次之,乙最小
C.图甲和图丙的砖对地面的压强一样大,都是图乙的两倍
D.图乙和图丙的砖对地面的压强一样大,都是图甲的一半
26.
如图所示,密度为ρ、厚度为d、边长为L的均匀正方形薄板静止在水平桌面上,其右端与桌子边缘相平。板与桌面间的光滑程度不变,现用水平力向右推薄板使其运动,在推薄板的过程中薄板对桌面的压力F、压强p和摩擦力f的变化情况是
A.p、F、f均不变
B.p大小由ρdg增大为ρdg,F不变、f变大
C. F大小由ρL2dg减小为ρL2dg,p不变、f变小
D. p大小由ρdg增大为ρdg,F、f不变
27. 如图所示,质地均匀的正方体甲、乙置于水平地面上,甲、乙对地面的压强相等,甲与乙的高度关系是h甲>h乙。若在甲、乙的上部沿水平方向切去相同的高度,剩余部分对地面的压力和压强分别为F甲、F乙和p甲、p乙,下列说法中( )
①F甲>F乙 ②F甲=F乙 ③p甲>p乙 ④p甲<p乙
A. 只有①④正确 B. 只有①③正确 C. 只有②③正确 D. 只有②④正确
28. 两块规格都是 “5cm×10cm×20cm” 的相同长方体钢材 a 和 b,互相垂直地叠放在水平桌面上(如图所示)。若 a 对 b 的压强和压力分别用pa和Fa表示,b 对桌面的压强和压力分别用pb和Fb表示。则( )
A. pa=pb;Fa=Fb B. pa=pb;Fa=
C. pa=;Fa= D. pa=2pb;Fa=
29. 如图所示,甲、乙两个正方体物块放置在水平地面上,甲的棱长小于乙的棱长。甲对地面的压强为p1,乙对地面的压强为p2,下列说法正确的是( )
A.若甲、乙密度相等,将甲放到乙上,乙对地面的压强有可能变为p1
B.若甲、乙密度相等,将乙放到甲上,甲对地面的压强有可能变为p2
C.若甲、乙质量相等,将甲放到乙上,乙对地面的压强有可能变为p1
D.若甲、乙质量相等,将乙放到甲上,甲对地面的压强有可能变为p2
30. 如图所示,长方体的长宽高之比为3:1:1,现将9个这样的长方体在水平面上叠放成一个正方体,在结构稳定的情况下,抽走其中的一块后,其对地面的最大压强和最小压强之比为( )
A.3:2 B.9:8 C.1:1 D.8:6
31. 一只封闭的小箱子,自重为G,内有一只重为G0的小蜜蜂,箱子放在水平地面上。则关于箱子对地面的压力的说法正确的是( )
A.若小蜜蜂在箱子内水平匀速飞行,箱子对地面的压力等于G
B.若小蜜蜂在箱子内竖直向上匀速飞行,箱子对地面的压力大于G+G0
C.若小蜜蜂在箱子内竖直向下匀速飞行,箱子对地面的压力小于G+G0
D.若小蜜蜂在箱子内倾斜向上匀速飞行,箱子对地面的压力等于G+G0
32. 如图甲所示,一质地均匀的长方体木块放在水平地面上。现将木块斜切去一部分,剩余部分如图乙所示,此时木块对地面的压强为600Pa;如图丙所示将图乙中的木块倒置后,此时木块对地面的压强为1000Pa。则图甲中木块对水平地面的压强为( )
A.750Pa B.800Pa C.850Pa D.900Pa
33. 如图,一块长方体橡皮放置在水平桌面上,它对桌面的压力是由 发生形变产生的;若沿ab竖直向下切去右边,则此橡皮剩余部分对桌面的压 ,压强 (后两空均选填“变大”、“变小”或“不变”)。
34. 有四个完全相同的均匀正方体木块放在水平桌上,现将甲、乙、丙截去完全相同的两个小正方体(图中阴影部分)后,它们对桌面的压强分别为p甲、p乙、p丙和p丁,则( )
A.p丁>p甲=p乙=p丙 B.p乙>p丙>p丁>p甲
C.p乙>p丙=p丁=p甲 D.p乙>p甲>p丙>p丁
35. 如图所示,a、b是两个不同的实心圆柱体,其中的a高度小于b,a的底面积大于b,而他们对地面的压强正好相等,则下列判断正确的是( )
A.因为a的高度比较小,所以a的密度大 B.因为a的质量比较大,所以a的密度大
C.因为a的底面比较大,所以a的密度小 D.因为a的体积比较大,所以a的密度小
36. 如图所示,甲、乙两个正方体物块放置在水平地面上,甲的边长小于乙的边长。甲对地面的压强为p1,乙对地面的压强为p2( )
A.如甲、乙密度相等,将甲放到乙上,乙对地面的压强有可能变为p1
B.如甲、乙密度相等,将乙放到甲上,甲对地面的压强有可能变为p2
C.如甲、乙质量相等,将甲放到乙上,乙对地面的压强有可能变为p1
D.如甲、乙质量相等,将乙放到甲上,甲对地面的压强有可能变为p2
37. 已知两个实心圆柱体A、B的底面积之比为1:3,高度之比为2:3,构成A、B两个圆柱体物质的密度分别为ρA和ρB,将B放在水平地面上,A叠放在B上面(如图甲所示),B对地面的压强为p1,若把B叠放在A上面(如图乙所示),B对A的压强为p2。若p1:p2=1:2,则ρA:ρB为( )
A.3:2 B.1:3 C.2:9 D.9:4
38. 把同种材料制成的甲、乙两个正立方体放在水平桌面上,甲、乙对桌面的压强分别为p1和p2。如图所示,把甲放在乙的上面,则乙对桌面的压强为( )
A.p1+p2 B.
C. D.
39. 某实心正立方体金属块的质量是m,边长是a,则金属块的密度ρ= (用m、a表示).取6个这样的金属块,分别以如图的甲、乙两种方式放置在水平地面上,则甲、乙两种方式放置的金属块对水平地面的压力之比F甲:F乙= ,压强之比P甲:P乙= 。
40. 为研究“影响压力作用效果的因素”,小科在家中用质量可忽略的塑料瓶和海绵进行实验:测得瓶底面积为40厘米2,瓶盖面积为8厘米2,并将瓶子装满550毫升水,依次正放和倒放于海绵上(如图)。
(1)正放时水对瓶底的压力为F1,倒放时水对瓶盖的压力为F2。则F1 F2(选填“大于”“小于”或“等于”)。
(2)要使瓶子倒放时对海绵的压强与正放时相同,需要从瓶子中倒出 毫升水。
第40题图 第41题图 第42题图
41. 如图,实心正方体A、B的材质与表面粗糙程度相同,且mA:mB=1:8,A、B叠放于水平地面,在水平推力F的作用下一起向右匀速直线运动,甲、乙两种情况对地面的压强p甲:p乙= ,水平推力F甲:F乙= 。
42. 叠人塔是一种二人以上层层叠成各种造型的游戏娱乐形式,也是一种高难度的杂技,目前世界纪录为9层人塔。图示为六人叠成的三层静态造型,假设每个人的重力、脚底与地面的接触面积均相等,下面两层五人的背部均呈水平状态,上面人的脚均踩在下面人背的正中间,则最底层三人从左到右对地面的压强之比为( )
A.1:2:1 B.2:1:2 C.7:10:7 D.10:7:10
43.
如图所示,同种材料制成的实心圆柱体和放在水平地面上,高度之比为,底面积之比,它们对地面的压力和压强分别是、和、,则下列正确的是( )
A., B.,
C., D.,
44. 小明同学在探究“压力的作用效果与压力大小的关系”时,用海绵、砝码、小方桌做了如图甲、乙的实验。
(1)本实验是通过观察 来了解压力作用效果的大小,通过甲乙实验能够得到的结论是 ;
(2)若想继续探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”,应再做图 (填“丙”或“丁”)所示实验。
45. 在人流大的网红步行街,经常能看到无人环卫清扫车,它不仅清扫效率高、安全性强,同时还能降低运营成本,减少环境污染。如图是一辆5G无人环卫车,其质量为460kg,车与地面的总接触面积为200cm2在水平路面上匀速直线行驶过程中阻力为车所受重力的。
(1)该车未装垃圾时,对水平路面的压强是多大?
(2)该车在水平路面上沿直线匀速行驶时,牵引力大小为多少?
46. AG600水陆两栖飞机,被誉为国之重器,AG600主要用于森林灭火和水上救援,可以从地面起飞和降落,也可以从水面起飞和降落。最大巡航速度可以达到500km/h,AG600空载时质量为30t,最多可储水10t,停在停机坪时靠3个小轮即可支撑,每个轮子的受力面积仅为0.01m2。
求:(1)以最大巡航速度前往1000公里之外的海难事发地所需要的时间。
(2)满载时,飞机的总重力。
(3)飞机空载静止于水平地面上时,对水平地面的压强。
47.
芭蕾舞演员体重为475N,每只脚掌面积为,表演时足尖与地面的接触面积为;大象的体重为,每只脚掌面积为,求:
(1)芭蕾舞演员足尖着地表演时和大象四只脚着地站立时,各自对地的压强?
(2)芭蕾舞演员和大象能否在封冻的河面上行走?封冻河面能承受的最大压强为.
48. 在海滩案发现场留下了罪犯清晰的站立脚印,我公安人员立即用蜡浇注了如图所示的鞋模,测得蜡鞋模的平均厚度为3cm,质量为675g,又经测试达到同样深度脚印需压强为,试求罪犯的体重?(ρ蜡=0.9×10³kg/m³,g=10N/kg,写出带公式的计算过程)
题型二:增大或减小压强的方法
1. 全球气候变暖危及北极熊生存,聪明的北极熊学会了智慧出行。在通过薄冰时,它趴下身子,腹部贴着冰面向前爬行,如图所示。北极熊采用这种姿势是为了( )
A.增大摩擦 B.减小摩擦 C.增大压强 D.减小压强
2. 如图所示的各种措施中,属于增大压强的是( )
A.切果器的刀片很薄 B.滑雪板的面积宽大
C.骆驼的脚掌宽大 D.大货车有很多车轮
3. 如图所示,滑雪运动员穿着有较大底面积的滑雪板。可有效( )
A.增大自身的重力 B.增大对雪地压力 C.减小对雪地压强 D.减小雪地摩擦力
4. 公共自行车是城市绿色出行的重要交通工具。我市近日新投放了亲子公共自行车(如图),下列说法错误的是( )
A.绑带能避免惯性带来的伤害 B.坐垫中的海绵能增大压强
C.车身选用铝合金能减小重力 D.轮胎上刻有花纹能增大摩擦
5. 小宁的科学书快要掉下了,如图所示。他不慌不忙地用手在书的外边施加一个推力,把书推回到桌面上。在书本移动过程中,下列说法正确的是( )
A.书对桌面的压强不断变小 B.书受到桌面的摩擦力不断变大
C.书移动的速度一定不断变大 D.书对桌面的压力不断变小
题型三:液体压强
1. 如图所示,往杯中匀速注水。该过程中杯底受到水的压强p随时间t变化的图像合理的是( )
A. B. C. D.
2. 如图所示,两个相同的柱形容器中分别盛有甲、乙两种液体,将两个相同的U形管压强计的金属盒分别放入液体中,U形管内液面的高度差ΔH0相同,两液体的密度分别为ρ甲、ρ乙,液体对容器底部的压强分别为p甲、p乙。则下列判断中正确的是( )
A. B.ρ甲>ρ乙,P甲<ρ乙
C.ρ甲<ρ乙,p甲<p乙 D.ρ甲<ρ乙,P甲>P乙
3. 如图所示,甲、乙两个容器中盛有相同质量的同种液体,两个容器底受到液体的压力分别为F甲、F乙,受到液体的压强分别为p甲、p乙,则它们的大小关系为( )
A.F甲<F乙,p甲<p乙 B.F甲=F乙,p甲>p乙
C.F甲=F乙,p甲=p乙 D.F甲=F乙,p甲<p乙
4. 如图所示,在盛满水的烧杯中放入一个塑料小球,小球最终静止在水面上,那么与放入小球前相比,烧杯底受到水的压强将( )
A.变大 B.变小 C.不变 D.无法判断
第4题图 第5题图 第6题图
5.
关于下图液体中、、三点压强的说法正确的是( )(盐水的密度为,纯水密度为)
A.点向下压强比向上压强大 B.、两点的压强相等
C.点压强比点压强小 D.、两点的压强相等
6. 图甲为纯水,乙为海水,对于图中a、b、c、d四个位置压强的说法,正确的是( )
A.a、c两处的压强相等 B.b处压强比c处压强大
C.a处向下压强比向上压强大 D.b处压强比d处压强小
7. 如图所示,两只容器分别盛有相同高度的浓盐水和水,在①、②、③三处,液体产生的压强( )
A.①处最大 B.②处最大 C.③处最大 D.①②③三处一样大
第7题图 第8题图
8. 有甲、乙两个材料不同、厚度与质量相同的圆柱形容器,向其内加水至相同高度 (如图所示)。下列有关说法正确的是( )
A. 甲容器对桌面的压力小于乙 B. 甲容器对桌面的压力大于乙
C. 甲容器底部受到水的压强比乙小 D. 甲容器底部受到水的压强比乙大
9. 如图所示,完全相同的甲、乙两个圆柱形容器内装有密度不同的液体。在两烧杯中,距离杯底同一高度处有A、B两点,已知A、B两点压强相等。则下列关于烧杯中液体密度ρ甲、ρ乙和烧杯甲、乙对桌面的压强p甲、p乙大小关系说法正确的是( )
①ρ甲>ρ乙; ②ρ甲<ρ乙; ③p甲>p乙; ④p甲<p乙
A.只有①③ B.只有②③ C.只有②④ D.只有①④
10. 甲、乙、丙相同三个容器中分别盛有密度不同深度相同的液体,已知a、b、c三点处液体的压强相等,如图所示,则各容器中液体密度的大小、容器对桌面压强的大小排列顺序都正确的是( )
A.ρ甲<ρ乙<ρ丙,p甲=p乙=p丙
B.ρ甲<ρ乙<ρ丙,p甲<p乙<p丙
C.ρ甲>ρ乙>ρ丙,p甲=p乙=p丙
D.ρ甲>ρ乙>ρ丙,p甲<p乙<p丙
11. 如图所示,在如图所示的三个底面积相同的容器中,分别装入质量相等的三种不同液体,液面高度恰好也相等,则容器底部受到液体的压强( )
A.甲最大 B.乙最大 C.丙最大 D.一样大
12. 如图所示,有两个相同的密闭轻质容器一正一倒地放置在水平桌面上。已知甲、乙中所装不同液体的体积相同,乙中液体为水,两种液体对容器底部的压力相等。甲图中液体深度为10cm,A点到液面距离1cm,乙图中液面高度和甲图中A点等高,B点距离容器底部1cm,乙图中容器与桌面的接触面积为50cm2。下列判断正确的是( )
A.甲中液体对容器底的压强小于乙
B.甲中液体密度大于水的密度
C.乙中水对容器底部的压力为45N
D.乙中水对B点的压强为900Pa
13. 如图甲所示,一装有水的圆台形密闭容器放在水平桌面上,水对容器底的压强为p1,容器底对桌面的压强为p2;若把容器倒置过来,如图乙所示水对容器底的压强为p1′,容器底对桌面的压强为p2′,则( )
A.p1<p1′,p2>p2′ B.p1>p1′,p2<p2′
C.p1<p1′,p2<p2′ D.p1>p1′,p2>p2′
14. 两支相同的试管内,装有质量相等的不同液体,a管竖直放置,b管倾斜放置,此时两管液面处于同一水平位置,如图所示,则管底受到液体的压强是( )
A.一样大 B.a管底大 C.b管底大 D.无法判断
15. 如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深度相同、质量相等的不同液体。请回答:
(1)甲、乙容器对桌面的压力分别为F甲、F乙,则F甲 (填“>”、“<”或“=”)F乙。
(2)液体对容器底部的压强分别为p甲、p乙,则p甲 (填“>”、“<”或“=”)p乙。
16. 如图所示,水平桌面上放着底面积相等、质量相同的甲、乙两容器,分别装有体积不同的同种液体且深度相同,两容器底部对桌面的压力分别是,两容器底部所受液体压强分别用表示,两容器底部所受液体的压力分别是.请回答下列问题:
(1)两容器底部对桌面的压力 (选填“<”、“>”或“=”);
(2)两容器底部所受液体的压强 (选填“<”、“>”或“=”);
(3)两容器底部所受液体的压力 (选填“<”、“>”或“=”)。
17. 请用所学的压力、压强知识解决下列问题。
(1)如图甲,用一个水平推力去压图钉,在压力的作用下松木很快就出现了裂缝,而手却没什么感觉,这是因为 不同而导致压强不同。
(2)一个装有染成红色酒精的瓶子,在其侧壁扎出a、b两个小孔,如图乙所示。发现b孔流出的液体更急,说明了液体内部的压强随 的增大而增大。把a、b两个小孔用塞子塞住,把瓶子放入水中,如图丙当瓶内、外液面相平时,同时拨出a、b两个小孔上的塞子时,观察到( )
A.a、b小孔均有水流入 B.a、b小孔均有酒精流出
C.酒精从a流出,水从b流入 D.水从a流入,酒精从b流出
18. 研习小组为探究影响液体内部的压强的因素,实验操作如图所示。
(1)实验前,小东用手指按压金属盒上的橡皮膜,发现u形管两边的液面保持如图甲所示的高度差不变,该操作的目的是 。
(2)观察实验乙、丙、丁,发现U形管的液面高度差相同,由此可以得出的结论是 。
(3)为了探究液体内部的压强与液体密度的关系,小阳将烧杯中的水换成盐水重复上述实验,实验时压强计金属盒的放置要求是 。
(4)小组同学还探究了液体内部压强和深度的关系,发现液体的深度越大,压强越大。现发现有A、B两杯没有标签的液体,其中一杯是酒精,一杯是清水。为鉴别它们,小东将同一个压强计的金属盒先后浸没到A、B两杯液体中,U形管两侧的液柱高度差分别用h甲和h乙表示,使h甲等于h乙。他发现压强计没入A液体中的深度更大,则A液体是 。
强化训练
【基础强化】
1. 潜水员在水下高压环境中停留一段时间后,若外界压强快速减小,则会引起“潜水减压病”危及生命。如图所示潜水员的潜水路线中容易引起“潜水减压病”的是( )
A.从a到b B.从b到c C.从c到d D.从d到a
第1题图 第2题图
2.
如图,往柱状容器内注入一定量的水,可观察到橡皮膜向外凸起,要使橡皮膜凸起程度更加明显,以下方法可行的是(已知:)( )
A.将水换成等体积酒精 B.往容器中增加水量
C.换成横截面积更大的容器 D.转动容器使侧孔朝左
3. 如图所示的压强计,为保证它可正常测量,提出以下检查流程:
上面流程图中①、②、③的内容分别是( )
A.①左高右低 ②左低右高 ③相平 B.①左低右高②相平③相平
C.①相平②左低右高③相平 D.①相平②左低右高③左低右高
4. 如图所示,在容器中装有一些水,则 A、B、C 三点的压强关系是( )
A. pA<pB<pC B. pA=pB=pC C. pA>pB>pC D. pA>pB<pC
第4题图 第5题图
5. 如图所示,A、B、C三个容器中分别装有盐水、清水和酒精(ρ盐水>ρ清水>ρ酒精),三个容器中液面相平,容器底部受到液体的压强分别为pA、pB、pC,则( )
A.pA>pB>p C B.pA<pB<p C C.pA=pB=p C D. 无法确定
6. 小明同学利用矿泉水瓶做小实验,在侧壁三个位置钻上同样大小的小孔,将瓶子装满水,打开瓶盖水从小孔喷出。图中的几种水流现象最接近实际情况的是( )
A B C D
7. 如图所示,两手指用力压住铅笔的两端使它保持静止,下列说法中正确的是( )
A.左边手指受到的压力较大,两手指受到的压强相同
B.右边手指受到的压力较大,两手指受到的压强相同
C.两手指受到的压力相同,左边手指受到的压强较大
D.两手指受到的压力相同,右边手指受到的压强较大
8. 如图是甲、乙两种物质的质量和体积关系。现用甲、乙两种物质分别制成均匀实心正方体A、B,当它们平放在水平地面上且对水平地面的压强相等时,则两正方体A、B的质量比为( )
A.1:64 B.1:16 C.1:8 D.1:4
9. 将未装满水且密闭的矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置。如图所示,两次放置时,水对瓶底和瓶盖的压强分别为PA和PB,水对瓶底和瓶盖的压力分别为FA和FB,则( )
A.pA>pB FA>FB B.pA<pB FA=FB
C.pA<pB FA>FB D.pA=pB FA<FB
10. 如图所示,边长为10cm的正方体A重力为1N,在水平向左的力F1=2N,竖直向上的力F2=4N作用下,沿着墙壁竖直向上做匀速直线运动,则此时A受到的滑动摩擦力大小为 ,A对竖直墙壁的压强为 。
11. 如图所示,两个质量相等的实心均匀正方体A、B静止放置在水平地面上。若均沿竖直方向截去一半,则剩余部分对水平地面的压强pA pB(均选填“大于” 、“小于”或“等于”); 若均沿水平方向截去一半,则剩余部分对水平地面的压强pA pB;若均沿图中所示虚线截去上面的一半,则剩余部分对水平地面的压强pA pB。
第11题图 第12题图 第13题图
12. 如图所示,小晨将甲、乙两个实心均匀正方体分别放在水平地面上,测得它们对地面的压强相等,则甲乙两正方体的密度ρ甲 ρ乙(选填“>”、“<”或“=”)。接着小晨将两个正方体沿图示的方向截去一部分,都拿走右半部分,则甲、乙剩余部分对水平地面的压强 p甲 p乙。(选填“>”、“<”或“=”)
13. 长方体物块甲、乙置于水平地面上,甲、乙与地面的接触面积分别为S、S'(S<S') ,对地面的压强相等,如图1,则甲、乙两物体的重力关系是G甲 G乙 (选填“大于”、“小于”或“等于”)。若将两物体先后叠放到对方的上表面,如图2所示,此时甲对地面的压强 (选填“大于”、“小于”或“等于”)乙对地面的压强。
14. 通过学习,同学们知道了液体压强的特点。在此基础上,老师提出了这样的问题:有两只杯子,分别盛有清水和盐水,但没有标签,你能否用压强计将它们区别开呢?
(1)当压强计的金属盒在空气中时,U 形管两边的液面应当相平,而小明同学却观察到如图甲所示的情景。出现这种情况的原因是:U 形管左侧液面上方的气压________(填 “大于”“小于” 或 “等于”)大气压;调节的方法是:________(填字母)。
A. 将此时右侧管中高出的液体倒出 B. 取下软管重新安装 C. 从右端管口吹气
(2)小明再做如图乙所示的检查。当用手指按压(不论轻压还是重压)橡皮膜时,发现 U 形管两边液柱的高度几乎不发生变化。出现这种情况的原因是:_________________。
(3)压强计调节正常后,小明将金属盒先后浸入到两杯液体中,如图丙和丁所示。他发现图丁中 U 形管两边的液柱高度差较大,于是他认为图丁杯子中盛的是盐水。你认为,小明的结论是________(填 “可靠” 或 “不可靠的”);理由是_______________________________________________________________。
15. 茶壶几乎是每家必备的常用器具。学习压强知识后,小淇想对家中的茶壶进行相关研究。她测得茶壶的质量为 600 g, 底面积为100~cm2装入适量水后将它放在水平桌面上,测得水的深度如图所示,请你接着她的探究完成如下任务。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g=10 N/kg)
(1) 求水对茶壶底的压强。
(2) 若水对茶壶底的压力是茶壶对桌面压力的 0.6 倍,则茶壶内水的质量为多少?(茶壶壁厚度不计)
16. 随着社会的进步,“绿色出行,低碳生活”的理念已经深入人心,小明同学在上学时骑着自行车在平直的水平路面上以5米/秒的速度匀速行驶了5分钟,小明同学的质量为60千克,自行车质量为10千克,前后轮胎和地面总接触面积为2×10﹣3米2,在小明骑行过程中,自行车受到的总的阻力是人和车总重力的0.02倍,求:
(1)这5分钟内通过的路程是多少米?
(2)自行车受到的总的阻力为多少牛?
(3)自行车对水平路面的压强为多大?
17. 某电动汽车,质量为1.8t,车轮与路面接触的总面积为750cm2,该车在水平路面上直线行驶12km,用时10min,受阻力是车重的0.05倍,求:
(1)该车匀速行驶时的速度是多少m/s?
(2)匀速行驶过程中,汽车受到的牵引力是多少?
(3)车静止在水平路面上时,车对路面的压强是多少?
18. 北京冬奥会比赛用雪是使用造雪机人工制造的。其方法是:先利用高压空气将水流打碎成细密的雾状,喷射至45m的高空,这些水雾遇到寒冷的外部空气,在落地前15s内凝固成冰晶。冰晶需要经过质量为6t的压雪机(履带与雪实际接触面积为2.5m2)反复碾压,才能变得紧实,成为比赛用雪。求:
(1)压雪机自重都很大,其目的是通过 方法来增大压强
(2)造雪机喷出的水雾下落地面的速度不能大于 米/秒
(3)压雪机在工作时,对雪面的压强。
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