内容正文:
专题训练-固体压强的叠放和切割问题
类型1 固体压强之叠放问题
1.将12个完全相同的正方体物块分两部分叠放在水平地面上,如图甲、乙所示,它们对地面的压强之比p甲∶p乙等于( )
A.4∶3 B.7∶5
C.3∶2 D.21∶20
2. 如图是一块放在水平地面上的砖,若沿图中所示的虚线方向截为相同两块后,再叠放在一起,则前后两次( )
A.密度之比为2∶1
B.对地面的压强之比为1∶4
C.对地面的压强之比为1∶2
D.受地面的支持力之比为1∶2
3. 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与压强之比分别是( )
A.F甲∶F乙=1∶2,p甲∶p乙=2∶1
B.F甲∶F乙=2∶1,p甲∶p乙=1∶8
C.F甲∶F乙=1∶1,p甲∶p乙=1∶2
D.F甲∶F乙=1∶1,p甲∶p乙=1∶4
4.(2025宜宾中考改编)质量分布均匀的实心正方体A、B置于水平地面上,将B沿水平方向截取高为h的柱体,并将截取的柱体叠放在A上,改变截取的高度h,得出A、B对地面的压强p与截取高度h的关系如图,g取10 N/kg。下列结果正确的是( )
A.物体B的高度为10 cm
B.物体B的重力为10 N
C.物体A的重力为24 N
D.物体A的密度为1.4×103 kg/m3
类型2 固体压强之切割问题
5. 如图所示,一个长方体放置在水平桌面上,沿中间线竖直切成两块,将其中一半拿走,则下列说法正确的是( )
A.密度不变,压强是原来的一半,压力变为原来的一半
B.密度不变,压强不变,压力变为原来的一半
C.密度减小,压强是原来的两倍,压力不变
D.密度减小,压强不变,压力是原来的两倍
6.如图,一块质量分布均匀的砖沿虚线以四种方式被切割后,剩余部分对地面压强分别为p1、p2、p3、p4。若砖未切割前对地面的压强为p,则切割后剩余部分对地面的压强与p的关系正确的是( )
A.p1<p2<p B.p1=p2<p
C.p3>p D.p4<p
7. 有一个密度均匀的长方体铜块,被截成A、B两块,如图所示。已知LA∶LB=3∶1,则它们对水平桌面的压力和压强之比分别为( )
A.FA∶FB=3∶1,pA∶pB=1∶1
B.FA∶FB=3∶1,pA∶pB=1∶3
C.FA∶FB=1∶3,pA∶pB=1∶1
D.FA∶FB=1∶3,pA∶pB=3∶1
8. 如图所示,甲、乙两个实心均匀正方体分别放在水平地面上,它们对地面的压强相等。若在两个正方体的上部沿水平方向分别截去相同高度的部分,则剩余部分对水平地面的压强关系是( )
A.p甲<p乙 B.p甲>p乙
C.p甲=p乙 D.无法判断
9. 如图所示,质地均匀的圆柱体甲和乙放置在水平地面上,现沿水平虚线切去上面部分后,甲、乙剩余部分的高度均为h。若此时甲、乙的剩余部分对地面的压力相等,则甲、乙原先对地面的压强p甲、p乙,原先的质量m甲、m乙的大小关系是( )
A.p甲>p乙,m甲<m乙
B.p甲>p乙,m甲>m乙
C.p甲<p乙,m甲>m乙
D.p甲<p乙,m甲<m乙
10. 如图所示,两个实心的均匀正方体A、B静止放置在水平地面上,已知A的棱长小于B的棱长。它们对水平地面的压强相等。则下列说法正确的是( )
A.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
B.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
C.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
D.若将A叠放在B的正上方,则B对水平地面的压强是原来的二倍
11. 棱长为12 cm的均匀正方体,重为72 N,放在水平桌面中央,则正方体对桌面的压强为________Pa;如图所示,若沿水平方向截下一部分a立放在水平桌面上,且使a对桌面压强为剩余部分b对桌面压强的1.5倍,则剩余部分b的高度为________cm。
12.如图所示,棱长分别为0.2 m和0.1 m的实心正方体A、B放置在水平地面上,正方体A的密度ρA为2.5×103 kg/m3,正方体B的密度ρB为1×103 kg/m3。g取10 N/kg。
(1)求B的重力GB。
(2)求正方体A对地面的压强pA。
(3)为使A、B对水平地面的压强相等,将正方体A沿水平方向切去一定的质量Δm,并叠放到B上,请求出切去的Δm。
【详解答案】
1.D 解析:设每个正方体物块的重力为G,底面积为S,甲、乙两图中正方体物块对水平地面的压力等于其总重力,图甲中对地面的压力:F甲=7G,受力面积:S甲=4S;图乙中对地面的压力:F乙=5G,受力面积:S乙=3S;对地面的压强之比为p甲∶p乙=∶=×=×=21∶20,故D正确。
2.C 解析:密度是特性,不随形状、体积改变,因此密度不变,故A错误;水平地面上的砖,沿题图所示的虚线截为相同两块后,再叠放在一起,对地面的压力大小不变,仍然等于它的重力,与地面的接触面积变为原来的一半,压力不变,根据压强计算公式p=,因此对地面压强变为原来的2倍,故B错误,C正确;地面的支持力和砖的重力是一对平衡力,砖的重力不变,因此支持力也不变,故D错误。
3.D 解析:若按甲、乙两种不同的方式,分别将它们叠放在一起,放在水平地面上,地面受到的压力大小都等于A、B实心正方体的重力之和,因此水平地面受到的压力相等,故地面受到的压力之比为F甲∶F乙=1∶1,已知A、B两个实心正方体的质量相等,密度之比ρA∶ρB=8∶1,由ρ=可知,A、B正方体的体积之比:==×=×=,则A、B正方体的棱长之比:====,A、B正方体的底面积之比:====,根据p=可知,地面受到的压强之比为:==×=×=。
4.A 解析:由题图知,B没有被截取时,B对地面的压强为2×103 Pa,B的棱长为10 cm,即物体B的高度为10 cm,则B的底面积为:S=(10 cm)2=100 cm2=0.01 m2,由p=得,B没有被截取时B对地面的压力:FB=pS=2×103 Pa×0.01 m2=20 N,因B置于水平地面上,因此GB=FB=20 N,故A正确,B错误;将B沿水平方向截取时,其底面积和密度均不变,则根据G=mg=ρShg可知,重力与高度成正比,所以将B沿水平方向截取高为4 cm的柱体的重力为:GB切=×GB=×20 N=8 N;由题图可知,将B截取4 cm的柱体放在A上,A对地面的压强为:p1==2.6×103 Pa①,将B截取10 cm的柱体放在A上,A对地面的压强为:p2==2.9×103 Pa②,由①②解得:GA=96 N,SA=0.04 m2,因为A为实心正方体,故A的棱长为aA===0.2 m,则物体A的密度为:ρ====1.2×103 kg/m3,故C、D错误。
5.B 解析:因为密度是物质的一种特性,不随质量、体积的改变而改变,所以沿中间竖直截去一半后,剩余部分的密度不变,故C、D错误;因为水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以沿中间线竖直截去一半时质量减半,重力减半,压力减半,受力面积减半,则根据p=可知剩余部分对地面的压强等于原来整块长方体对地面的压强,故A错误,B正确。
6.D 解析:放在水平地面上的均匀实心长方体砖对地面的压强p======ρhg,A、B两种方法切割后,砖的密度和高度不变,故压强不变,即p1=p2=p,故A、B错误;按照第三种方法切割后,砖的密度ρ不变,高度h变小,故对地面压强变小,即p3<p,故C错误;沿斜线切割后,拿走右半部分,剩余部分所受重力与底面积的比值变小,由p==可知,对地面压强变小,即p4<p,故D正确。
7.A 解析:密度均匀的长方体铜块对桌面的压强为p======ρgh,由题图可知,A、B两铜块的高度相同,则两者对水平桌面的压强相等,即pA∶pB=1∶1;LA∶LB=3∶1,则受力面积之比为3∶1,根据F=pS可知压力之比也为3∶1,即FA∶FB=3∶1。故A符合题意,B、C、D不符合题意。
8.B 解析:因为p======ρgh,又因为甲、乙两个正方体对水平地面的压强相同,即p=ρ甲gh甲=ρ乙gh乙,h甲>h乙,所以ρ甲<ρ乙,当从水平方向截去相同高度h后,剩余的甲正方体对水平地面的压强:p甲=ρ甲g(h甲-h)=p-ρ甲gh,剩余的乙正方体对水平地面的压强:p乙=ρ乙g(h乙-h)=p-ρ乙gh,因为ρ甲<ρ乙,即ρ甲gh<ρ乙gh,所以p-ρ甲gh>p-ρ乙gh,即p甲>p乙。故A、C、D错误,B正确。
9.B 解析:由题知均匀的圆柱体甲、乙,被切掉上面部分后,剩余部分对地面的压力相等,则F′甲=F′乙,即ρ甲S甲hg=ρ乙S乙hg,由图可知S甲<S乙,则ρ甲>ρ乙,柱状体的压强为:p====ρgh,则甲、乙原来对地面的压强分别为:p甲=ρ甲gh甲,p乙=ρ乙gh乙,因为ρ甲>ρ乙,h甲>h乙,所以p甲>p乙;根据图示可知,甲切去的部分比剩余部分多,乙切去的部分比剩余部分少,而甲、乙剩余部分的重力相等,所以原来的质量为:m甲>m乙,故B正确。
10.C 解析:柱形物体对支持面的压力大小等于重力F=G,对支持面的压强大小:p======ρgh,即柱形物体对支持面的压强大小只与物体的密度和高度有关,若均沿竖直方向截去一半,物体的密度和高度不变,则剩余部分对水平地面的压强与原来相等,所以它们对水平地面的压强仍相等,故A错误;若均沿水平方向截去一半,高度减小一半,则剩余部分对水平地面的压强均为原来压强的一半,所以它们对水平地面的压强仍相等,故B错误;若均沿图中所示虚线截去上面的一半,重力减小一半,压力减小一半,受力面积不变,根据p=可知,剩余部分对水平地面的压强均为原来的一半,而原来它们对水平地面的压强相等,所以此时剩余部分对水平地面的压强仍相等,故C正确;原来它们对水平地面的压强相等,由图知SA<SB,根据G=F=pS可知,GA<GB,若将A叠放在B的正上方,则B对水平地面的压力:F′=GA+GB<2GB,此时B对水平地面的压强:p′=<=2×=2pB,故D错误。
11.5×103 8
解析:已知正方体的棱长L=12 cm=0.12 m,则其底面积S=L2=(0.12 m)2=0.014 4 m2,正方体对桌面的压力F=G=72 N,正方体对桌面的压强p===5×103 Pa;因为是规则物体,沿水平方向截下一部分a,立放时a对桌面压强pa=====ρgha,b对桌面压强pb=ρghb,已知pa=1.5pb,ρgha=1.5ρghb,正方体的棱长为12 cm,解得hb=0.08 m=8 cm。
12.解:(1)正方体B的体积:VB=(0.1 m)3=1×10-3 m3,
由ρ=得,正方体B的质量:mB=ρBVB=1×103 kg/m3×1×10-3 m3=1 kg,
正方体B的重力:GB=mBg=1 kg×10 N/kg=10 N。
(2)正方体A的体积:VA=(0.2 m)3=8×10-3 m3,
由ρ=得,正方体A的质量:mA=ρAVA=2.5×103 kg/m3×8×10-3 m3=20 kg,
正方体A对水平地面的压力等于自身的重力:FA=GA=mAg=20 kg×10 N/kg=200 N,
正方体A对水平地面压强的受力面积等于A的底面积:SA=(0.2 m)2=4×10-2 m2,
正方体A对水平地面的压强:pA===5×103 Pa。
(3)A的底面积:SA=(0.2 m)2=4×10-2 m2,
B的底面积:SB=(0.1 m)2=1×10-2 m2,
若将A沿水平方向切去质量为Δm的部分,且将切去部分叠放在B上,使二者对水平地面的压强相等,即=,即:=,解得:Δm=3.2 kg。
学科网(北京)股份有限公司
$