内容正文:
力学微专题03 固体的切割、叠放问题
目 录
01·考情剖析·命题前瞻 1
02·时空导航·网络构建 2
03·考点通关·靶向突破 3
考点1 固体的切割、叠放问题 3
教材·知识夯基
1.压强
2.固体压强的叠放模型
3.固体压强切割模型
中考·考法聚焦
考法1 考查判叠加体压强相关计算
考法2 考查比较固体切割后压强、压力的大小
考法3 考查固体切割的相关计算
考法4 结合图像考查固体切割、叠加问题
考法5 考查固体切割、叠加问题
04·素养拓展·思维进阶 7
拓展01 切割叠加问题
05·优题精选·练能提分 9
命题新趋势
1、命题逻辑从“单一模型”转向“组合模型”:过去切割是切割、叠放是叠放,现在的显著变化是:切割+叠放+翻转+图像四合一成为常态。单一模型几乎不出现在压轴题中,取而代之的是“先切后叠”“边切边叠”“切后翻转”等复合过程。核心特征:一道题同时考查2-3种操作,要求学生具备过程拆解能力——能将复杂操作分解为若干个独立步骤,分步分析压力、受力面积、压强的变化。
· 2、能力考查从“静态计算”转向“图像分析”:核心特征:横轴是切去高度h、宽度L或质量Δm,纵轴是压强p。关键能力是找拐点——拐点对应哪个物体恰好被切完?要求学生从图像反推物理过程,而非直接套用公式计算。
· 3、考查边界从“柱体专属”转向“非对称切割”:传统训练集中在正方体、圆柱体,现在出现三棱柱切割、长方体斜切、非对称切割后剩余部分压强判断,要求学生真正理解p=F/S和p=ρgh的适用边界,而非机械套用。核心特征:斜切/对角切割后,剩余部分不是柱体,p=ρgh立即失效!必须回到p=F/S。这是命题人刻意设置的“公式边界”考点。
· 4、设问方式从“求多少”转向“是否可能”:从“求压强具体数值”向“是否存在某种切割方式使压强相等”“求满足条件的切割高度”“分析方案可行性”转变。核心特征:先定性判断,再定量计算。若不存在,需说明理由。这直接对应新课标“科学探究”与“科学论证”素养。
命题预测
· 1、【模型一】叠放类压强:模型本质:叠放后,受力面积的确定是唯一陷阱。
· 2、【模型二】切割类压强:竖直切割、水平切割、斜切/非对称切割。
· 3、【模型三】切割+叠放综合类:模型本质:先判断压力如何变化,再根据叠放或切割方式确定受力面积如何变化,最后利用p=F/S得出压强。与图像深度绑定、与“是否存在”类论证结合、竖直切割+叠放+图像。
· 4、【模型四】翻转/旋转模型:模型本质:翻转前后,压力不变(总重不变),受力面积变化,压强随之改变。纯粹考查p=F/S的本质理解。
考点1 固体的切割、叠放问题
【课标要求】会根据压强公式对复杂问题进行分析和计算。
1.压强
(1)概念:①物理意义:压强是表示压力作用效果的物理量。
②物体所受压力的大小与受力面积之比,叫做压强,用p表示。
(2)公式:(适用于固体、液体和气体的压强。)
①公式中的F 是压力,而不是重力,但在某些情况下,压力在数值上等于重力,如物体放在水平桌面上就是这样。
②公式中的S是受力面积,它是施力物体挤压受力物体时,二者相互接触的面积,而不是其他面积,而且在计算时一定要注意S的单位。
(3)柱状固体压强的特殊计算方法
由公式。要求:密度均匀,形状规则的实心柱体,自然放置在水平面上,且受力面就是物体的底面积
2.固体压强的叠放模型
(1)如图所示,A、B两物体叠加后放在水平面上,求水平面受到的压强时,物体对水平面的压力,受力面积S为下面物体的底面积。
(2)求上面物体对下面物体的压强时,压力等于上面物体的重力,受力面积取较小物体底面积,如甲乙两图中受力面积均为A物体的底面积。
(3)甲图中A对B 的压强,B对地面的压强;乙图中B对A 的压强,A对地面的压强。(受力面积看谁小)
(4)容器装液体、人骑自行车、车装货物等,求对水平地面的压强,都可以看成叠加模型。
3.固体压强切割模型
(1)对于质地均匀、形状规则的柱体,竖切时,对地面压强不变,可以用判断。
(2)对于质地均匀、形状规则的柱体,横切或斜切时分别分析压力F、受力面积S的变化情况,再根据判断与计算。
(3)切割模型
竖切模型
分析:切割前:,;切割后:,。
结论:剩余部分对地面的压力减小,压强不变。
横切模型
分析:切割前:,;切割后:,。
结论:①剩余部分对地面的压力减小,压强减小。两次对地面的压强之比:;
②沿水平方向切去高,剩余部分对水平面压强变化量;
③沿水平方向切去质量,剩余部分对水平面压强变化量。
斜切模型
分析:切割前:;切割后:,。,。
如下图所示,质量均匀且实心的柱体,从下切点竖直向上分为左右两部分,这两部分压强与原来压强相等。与这两部分相比,沿斜线方向切割后底面积S都不变,但左边部分质量变大因而压强变大,右边部分质量变小因而压强变小,即。
结论:沿斜线切割后,下底大的压强变小,下底小的压强变大。
1.【考查判叠加体压强相关计算】(2025·新疆乌鲁木齐·二模)如图所示,有两个质地均匀的实心正方体物体A、B叠放在水平桌面上,甲图中A对B的压强等于B对桌面的压强;乙图中B对A的压强与A对桌面的压强之比为3∶4;则A、B两实心物体的密度之比为(A与B的重心均在同一竖直线上)( )
A.2∶1 B.3∶1 C.4∶3 D.8∶3
考查知识
固体叠加压强相关计算
命题解读
命题意图:本题通过叠放的正方体压强问题,考查学生综合运用压强公式、受力分析和比例关系的能力
解题思路:分析甲图:由甲图条件“A对B的压强等于B对桌面的压强”建立方程。分析乙图:由乙图条件“B对A的压强与A对桌面的压强之比为3:4”建立方程
2.【考查比较固体切割后压强、压力的大小】(2025·四川攀枝花·中考真题)如图所示,质量分布均匀的圆柱状物体甲、乙放置在水平地面A上,此时甲、乙对地面的压强相等。现沿水平面B切去上方的部分后,甲、乙剩余部分对地面的压强p甲、p乙和压力F甲、F乙的大小关系是( )
A.p甲>p乙、F甲>F乙
B.p甲<p乙、F甲<F乙
C.p甲<p乙、F甲>F乙
D.p甲>p乙、F甲<F乙
考查知识
比较固体切割后压强、压力的大小
命题解读
命题意图:本题通过两个质量分布均匀的圆柱状物体对地面压强相等的条件,考查学生对压强概念、柱体压强公式 p=ρgh以及受力分析的掌握
解题思路:初始条件:甲、乙为圆柱状物体,对地面压强相等;切去过程:沿水平面B切去上方部分,B为同一水平面,故剩余部分的高度相同;剩余压强、剩余压力
3.【考查固体切割的相关计算】(2025·新疆·中考真题)如图甲所示,一长方体红杉木材放在水平面上,上下表面均是边长为0.4m的正方形,木材内部有一空心部分(图中阴影部分),除空心部分外,其余部分的密度均为0.5×103kg/m3,木材对水平面的压强为4500Pa。现沿图甲中虚线截去完全相同的两部分,截去的两部分的质量之和为24kg,将剩余部分放在水平面上,如图乙所示。图乙中木材对水平面的压强为( )
A.1920Pa B.2400Pa C.2700Pa D.3000Pa
考查知识
固体切割的相关计算
命题解读
命题意图:本题以带有空心部分的长方体为背景,考查学生综合运用压强、质量、密度等知识解决实际问题的能力。通过截去部分质量的条件,要求计算剩余部分对水平面的压强,需要学生正确理解压强公式 p=F/S,并能在质量变化的情况下分析底面积是否变化,从而得出正确结论
解题思路:求原物体总质量、截去部分质量、判断剩余部分底面积
4.【结合图像考查固体切割、叠加问题】(2024·江苏南通·一模)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
考查知识
固体切割、叠加问题
命题解读
命题意图:本题以两个正方体切割叠放的动态过程为背景,通过提供压强随切割高度 L变化的图像,旨在综合考查学生图像信息提取与分析能力、柱体压强公式的灵活运用、密度、边长、重力等基本量的计算与比例关系的建立
解题思路:切割过程、利用图像信息、计算各选项、判断错误选项
5.【考查固体切割、叠加问题】(2025·广西河池·二模)如图所示,水平地面上放置了质量均匀的甲、乙、丙三个实心物块,甲物块是边长为10cm的正方体,乙物块是长、宽、高分别为30cm、20cm、30cm的长方体,丙物块是边长未知的正方体,甲的密度为8g/cm3,乙的质量为9kg,则乙对地面的压强为 Pa。沿水平或竖直方向将甲、丙各切去五分之一的体积,并将切去的部分叠放在对方剩余部分的上方,甲、丙对地面压强的变化量如表所示,则正方体丙的密度为 g/cm3。
压强的变化量(Pa)
∆p甲
0
∆p丙
500
考查知识
固体切割、叠加问题
命题解读
命题意图:本题以压强计算为核心,通过设置多物体、多形状、切割叠放的复杂情境,旨在综合考查学生基础公式的应用能力、几何与物理量的关联分析能力
解题思路:本题包含两个独立的问题:计算乙对地面的压强,以及求解丙的密度。解答时应遵循“先易后难、分步突破”的原则
一、切割叠加问题
类型1 水平切割相互叠加
公式推导:
类型2 竖直切割自我叠加
公式推导:
类型3 竖直切割相互叠加
公式推导:
技巧:①首先将叠加后的压强表示出来,比如:
;
②利用题目条件进行比较大小或者建立等式;
③若无法直接比较大小,继续对公式进行拆分,例如:
④切割叠加压强的关键是要用这个公式,准确表示出切割叠加后的压力F′和S′即可。
【教考衔接】(25-26八年级上·福建泉州·期末)如图,两个实心正方体边长分别为和,放置在水平地面上,的密度分别为、。物体A对地面的压强为 。为使A、B对水平地面的压强相等,可以将物体A沿竖直方向切下质量叠放到物体B上,也可以将物体A沿水平方向切下质量叠放到物体B上,则与之比为 。
1.(2025·重庆·三模)如图甲所示,正方体叠放在长方体上方的正中间,现用水平力作用在上,使一起匀速直线前进。已知物重,随后竖直切去物体的(如图乙),然后用水平力继续推动其匀速前进(如图丙),则切去前后物体对地面的压强之比为 ,两次推力 (选填“大于”、“小于”或“等于”)。
2.(2025·湖南长沙·三模)小青同学在社会实践活动中来到了长沙市某汽车制造厂,发现一个很有趣的汽车零件,如图甲所示。这个零件由粗、细两段密度均为,高度均为10cm的实心圆柱体组成,较粗部分横截面积为。若将图甲中零件沿水平方向截成两部分后,按图乙所示方式分别置于水平地面上,经测量,左侧部分高度为6cm,右侧部分对水平地面的压强为,则左侧部分对水平地面的压强为 Pa,压力为 N,甲图所示放置时此零件对水平地面的压强为 Pa。
3.(2025·广西玉林·三模)A、B两个实心均匀圆柱体的高度之比为2∶1,底面积之比为1∶2,将它们置于水平桌面上,如图甲所示。已知A的密度为,现在从A的上表面沿水平方向截取高为h的圆柱块,并将截取部分平放在B的正上方,A、B对桌面的压强随截取高度的变化关系如图乙所示,A的高度是 cm,B的密度是 。
4.(2025·广西钦州·一模)A、B是质量分布均匀的柱形物体,整体可以简化为如图甲所示的模型。现沿水平方向将该模型切去高度为△h的一部分,将切去部分竖直正放在水平面上时,对水平面的压强为p1,其中p1与切去部分的高度△h的关系如图乙所示,则未切割前B的高度hB= cm。若A、B的密度之比,底面积之比,剩余部分对水平面的压强为p2,若要使得p1= p2,则需要切掉的高度△h= cm。
5.(2025·广东广州·二模)质量分布均匀的立方体静置在水平地面上。若沿下图中虚线方向将其分割成体积相等的a和b两部分,并取走a部分。剩下的b部分未倾倒,其对地面产生的压强分别是和,它们之间的大小关系正确的是( )
A. B.
C. D.
6.(2025九年级·新疆·专题练习)如图甲所示,质量均匀分布的实心正方体放在水平地面上。现按图乙方式沿对角线将上半部分切除后,剩余部分对水平地面的压强p1;若将切除部分按图丙方式放置,对水平地面的压强为p2;若该正方体按图丁方式沿ABCD面将右边部分切除,剩余部分对地面压强为p3,则p2∶p3为( )
A. B. C.1∶2 D.2∶1
7.(2025·上海奉贤·一模)如图所示,质量相等的均匀正方体甲、乙放置在水平地面上。现将甲、乙分别沿水平方向截取一部分,使它们剩余部分的高度均为。它们剩余部分的质量分别为、,对地面的压强分别为,则( )
A., B.,
C., D. ,
8.(2025·上海黄浦·一模)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.,
9.(2025·重庆巴南·一模)如图所示,甲、乙是放在水平地面上的两个质量均匀的长方体,它们的密度之比,底面积之比,对水平地面的压强之比,下列说法正确的是( )
A.甲、乙的质量之比是20∶27
B.甲、乙的体积之比是15∶16
C.将甲、乙分别沿水平方向切去相同的高度后,剩余部分对地面的压强可能相等
D.将甲、乙分别沿水平方向切去相同的体积后,剩余部分对地面的压强不可能相等
10.(2025·重庆南岸·模拟预测)如图甲所示,模型A、B是质量分布均匀的柱体(B置于A上),底面积分别为和。若沿水平方向切割模型,并将切去部分放在同一水平地面上,设剩余部分对水平地面的压强为,切去部分对水平面的压强为,与切去部分的高度h的关系如图乙所示。下列判断正确的是( )
A.B的密度为 B.A、B的密度之比为
C.当时, D.当时,
11.(2025·新疆·一模)实心长方体A和B放置在水平地面上,A和B的质量之比为1∶7,它们的长、宽、高如图所示,现在长方体A、B的右侧沿竖直方向按相同比例截取一部分长方体,叠放在对方剩余部分的上表面,此时A、B剩余部分对水平地面的压强为pA'、pB',下列关于切割比例n取值范围和对应pA'、pB'的大小关系正确的是( )
A.当n=0.2时,pA'=pB'
B.当0<n<0.1时,pA'<pB'
C.当0.1<n<0.2时,pA'<pB'
D.当0.05<n<0.2时,pA'>pB'
12.(2025·新疆喀什·三模)如图所示,边长分别为1dm和2dm的实心正方体A、B放置在水平桌面上,物体A的密度为,物体B的质量为7kg。求:
(1)物体A的重力。
(2)若把B放在A的上方时,A对水平桌面压强为;若把A放在B的上方时,B对水平桌面压强为,求:。
(3)你设想在保持物体A、B原有放置方式的情况下,选择某一物体沿竖直方向切去厚度为L的部分,然后将切去部分叠放在自身或另一物体上,使二者对水平桌面的压强相同。请通过计算分析所有可能实现的设想。
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力学微专题03 固体的切割、叠放问题
目 录
01·考情剖析·命题前瞻 1
02·时空导航·网络构建 2
03·考点通关·靶向突破 3
考点1 固体的切割、叠放问题 3
教材·知识夯基
1.压强
2.固体压强的叠放模型
3.固体压强切割模型
中考·考法聚焦
考法1 考查判叠加体压强相关计算
考法2 考查比较固体切割后压强、压力的大小
考法3 考查固体切割的相关计算
考法4 结合图像考查固体切割、叠加问题
考法5 考查固体切割、叠加问题
04·素养拓展·思维进阶 10
拓展01 切割叠加问题
05·优题精选·练能提分 12
命题新趋势
1、命题逻辑从“单一模型”转向“组合模型”:过去切割是切割、叠放是叠放,现在的显著变化是:切割+叠放+翻转+图像四合一成为常态。单一模型几乎不出现在压轴题中,取而代之的是“先切后叠”“边切边叠”“切后翻转”等复合过程。核心特征:一道题同时考查2-3种操作,要求学生具备过程拆解能力——能将复杂操作分解为若干个独立步骤,分步分析压力、受力面积、压强的变化。
· 2、能力考查从“静态计算”转向“图像分析”:核心特征:横轴是切去高度h、宽度L或质量Δm,纵轴是压强p。关键能力是找拐点——拐点对应哪个物体恰好被切完?要求学生从图像反推物理过程,而非直接套用公式计算。
· 3、考查边界从“柱体专属”转向“非对称切割”:传统训练集中在正方体、圆柱体,现在出现三棱柱切割、长方体斜切、非对称切割后剩余部分压强判断,要求学生真正理解p=F/S和p=ρgh的适用边界,而非机械套用。核心特征:斜切/对角切割后,剩余部分不是柱体,p=ρgh立即失效!必须回到p=F/S。这是命题人刻意设置的“公式边界”考点。
· 4、设问方式从“求多少”转向“是否可能”:从“求压强具体数值”向“是否存在某种切割方式使压强相等”“求满足条件的切割高度”“分析方案可行性”转变。核心特征:先定性判断,再定量计算。若不存在,需说明理由。这直接对应新课标“科学探究”与“科学论证”素养。
命题预测
· 1、【模型一】叠放类压强:模型本质:叠放后,受力面积的确定是唯一陷阱。
· 2、【模型二】切割类压强:竖直切割、水平切割、斜切/非对称切割。
· 3、【模型三】切割+叠放综合类:模型本质:先判断压力如何变化,再根据叠放或切割方式确定受力面积如何变化,最后利用p=F/S得出压强。与图像深度绑定、与“是否存在”类论证结合、竖直切割+叠放+图像。
· 4、【模型四】翻转/旋转模型:模型本质:翻转前后,压力不变(总重不变),受力面积变化,压强随之改变。纯粹考查p=F/S的本质理解。
考点1 固体的切割、叠放问题
【课标要求】会根据压强公式对复杂问题进行分析和计算。
1.压强
(1)概念:①物理意义:压强是表示压力作用效果的物理量。
②物体所受压力的大小与受力面积之比,叫做压强,用p表示。
(2)公式:(适用于固体、液体和气体的压强。)
①公式中的F 是压力,而不是重力,但在某些情况下,压力在数值上等于重力,如物体放在水平桌面上就是这样。
②公式中的S是受力面积,它是施力物体挤压受力物体时,二者相互接触的面积,而不是其他面积,而且在计算时一定要注意S的单位。
(3)柱状固体压强的特殊计算方法
由公式。要求:密度均匀,形状规则的实心柱体,自然放置在水平面上,且受力面就是物体的底面积
2.固体压强的叠放模型
(1)如图所示,A、B两物体叠加后放在水平面上,求水平面受到的压强时,物体对水平面的压力,受力面积S为下面物体的底面积。
(2)求上面物体对下面物体的压强时,压力等于上面物体的重力,受力面积取较小物体底面积,如甲乙两图中受力面积均为A物体的底面积。
(3)甲图中A对B 的压强,B对地面的压强;乙图中B对A 的压强,A对地面的压强。(受力面积看谁小)
(4)容器装液体、人骑自行车、车装货物等,求对水平地面的压强,都可以看成叠加模型。
3.固体压强切割模型
(1)对于质地均匀、形状规则的柱体,竖切时,对地面压强不变,可以用判断。
(2)对于质地均匀、形状规则的柱体,横切或斜切时分别分析压力F、受力面积S的变化情况,再根据判断与计算。
(3)切割模型
竖切模型
分析:切割前:,;切割后:,。
结论:剩余部分对地面的压力减小,压强不变。
横切模型
分析:切割前:,;切割后:,。
结论:①剩余部分对地面的压力减小,压强减小。两次对地面的压强之比:;
②沿水平方向切去高,剩余部分对水平面压强变化量;
③沿水平方向切去质量,剩余部分对水平面压强变化量。
斜切模型
分析:切割前:;切割后:,。,。
如下图所示,质量均匀且实心的柱体,从下切点竖直向上分为左右两部分,这两部分压强与原来压强相等。与这两部分相比,沿斜线方向切割后底面积S都不变,但左边部分质量变大因而压强变大,右边部分质量变小因而压强变小,即。
结论:沿斜线切割后,下底大的压强变小,下底小的压强变大。
1.【考查判叠加体压强相关计算】(2025·新疆乌鲁木齐·二模)如图所示,有两个质地均匀的实心正方体物体A、B叠放在水平桌面上,甲图中A对B的压强等于B对桌面的压强;乙图中B对A的压强与A对桌面的压强之比为3∶4;则A、B两实心物体的密度之比为(A与B的重心均在同一竖直线上)( )
A.2∶1 B.3∶1 C.4∶3 D.8∶3
考查知识
固体叠加压强相关计算
命题解读
命题意图:本题通过叠放的正方体压强问题,考查学生综合运用压强公式、受力分析和比例关系的能力
解题思路:分析甲图:由甲图条件“A对B的压强等于B对桌面的压强”建立方程。分析乙图:由乙图条件“B对A的压强与A对桌面的压强之比为3:4”建立方程
【答案】D
【详解】甲图中A对B的压强
B对桌面的压强
甲图中A对B 的压强等于B对桌面的压强,即
乙图中B对A的压强
A对桌面的压强
乙图中B对A的压强与A对桌面的压强之比为3︰4,则
解得
两物体A、B的质量比为
根据可知,A、B底面积之比为
所以A、B边长比为
A、B体积比为
由得A、B两实心物体的密度之比为
故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
2.【考查比较固体切割后压强、压力的大小】(2025·四川攀枝花·中考真题)如图所示,质量分布均匀的圆柱状物体甲、乙放置在水平地面A上,此时甲、乙对地面的压强相等。现沿水平面B切去上方的部分后,甲、乙剩余部分对地面的压强p甲、p乙和压力F甲、F乙的大小关系是( )
A.p甲>p乙、F甲>F乙
B.p甲<p乙、F甲<F乙
C.p甲<p乙、F甲>F乙
D.p甲>p乙、F甲<F乙
考查知识
比较固体切割后压强、压力的大小
命题解读
命题意图:本题通过两个质量分布均匀的圆柱状物体对地面压强相等的条件,考查学生对压强概念、柱体压强公式 p=ρgh以及受力分析的掌握
解题思路:初始条件:甲、乙为圆柱状物体,对地面压强相等;切去过程:沿水平面B切去上方部分,B为同一水平面,故剩余部分的高度相同;剩余压强、剩余压力
【答案】A
【详解】由题意可知,圆柱状物体甲、乙放置在水平地面A上,它们对地面的压力都等于其自身的重力,由、及可得,
未切之前可得,甲、乙对地面的压强相等即
如图所示,乙的高度比甲高,即,所以可得,甲的密度大于乙的密度即;现沿水平面B切去上方的部分后,甲、乙剩余部分的高度相同,即,由可得,甲、乙剩余部分对地面的压强大小关系为;由图可知,甲、乙剩余部分的底面积关系是,由可得,甲、乙剩余部分对地面的压力大小关系为,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
3.【考查固体切割的相关计算】(2025·新疆·中考真题)如图甲所示,一长方体红杉木材放在水平面上,上下表面均是边长为0.4m的正方形,木材内部有一空心部分(图中阴影部分),除空心部分外,其余部分的密度均为0.5×103kg/m3,木材对水平面的压强为4500Pa。现沿图甲中虚线截去完全相同的两部分,截去的两部分的质量之和为24kg,将剩余部分放在水平面上,如图乙所示。图乙中木材对水平面的压强为( )
A.1920Pa B.2400Pa C.2700Pa D.3000Pa
考查知识
固体切割的相关计算
命题解读
命题意图:本题以带有空心部分的长方体为背景,考查学生综合运用压强、质量、密度等知识解决实际问题的能力。通过截去部分质量的条件,要求计算剩余部分对水平面的压强,需要学生正确理解压强公式 p=F/S,并能在质量变化的情况下分析底面积是否变化,从而得出正确结论
解题思路:求原物体总质量、截去部分质量、判断剩余部分底面积
【答案】B
【详解】木材对水平面的压强为4500Pa,木材与桌面的接触面积为
则木材对桌面的压力为
木材的重力为
现沿图甲中虚线截去完全相同的两部分,截去的两部分的质量之和为24kg,则剩余部分的重力为
剩余部分对桌面的压力为
切去部分的体积为
切去的两部分拼在一起,即得到一个新的长方体,该长方体的底面积即为图甲中红杉木与水平面接触的底面积,即边长为0.4m的正方形,高度为切除部分的高度h,如图所示,
则切除部分的高度为
由勾股定理可得
则切除虚线部分后,即图乙中,剩余部分与水平面的接触面为边长分别为0.4m和0.5m的长方形,该长方形的面积为
则此时木材对水平面的压强为
故B符合题意,ACD不符合题意。
选B。
4.【结合图像考查固体切割、叠加问题】(2024·江苏南通·一模)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
考查知识
固体切割、叠加问题
命题解读
命题意图:本题以两个正方体切割叠放的动态过程为背景,通过提供压强随切割高度 L变化的图像,旨在综合考查学生图像信息提取与分析能力、柱体压强公式的灵活运用、密度、边长、重力等基本量的计算与比例关系的建立
解题思路:切割过程、利用图像信息、计算各选项、判断错误选项
【答案】C
【详解】A.由“将A沿水平方向切去高为L的部分,把切去部分叠放在B上”可知,A剩余部分对地的压强减小,B对地的压强增大。由图乙中压强随L减少的图像可知,当切去部分的高度为10cm时,A剩余部分对地面的压强为0,切除之前,A对地面的压强为,A的底面积为
A的重力为, 故A正确,不符合题意;
B.A的体积为
A的密度为
由图乙可知,A没有叠放在B上时,B对地面的压强为,由图乙可知,A全部叠放在B上时,B对地面的压强为,由可知,A全部叠放在B上时,
代入数据得
解得,则B的边长,所以
又
解得
B的密度
则,故B正确,不符合题意;
C.L=5cm时,A剩余部分的重力是切除之前的一半,A对地面的压强
则B的总重力
B对地面的压强为
压强之比为,故C错误,符合题意;
D.若将B叠放在A上,总压力为
A对地面的压强,故D正确,不符合题意。
故选C。
5.【考查固体切割、叠加问题】(2025·广西河池·二模)如图所示,水平地面上放置了质量均匀的甲、乙、丙三个实心物块,甲物块是边长为10cm的正方体,乙物块是长、宽、高分别为30cm、20cm、30cm的长方体,丙物块是边长未知的正方体,甲的密度为8g/cm3,乙的质量为9kg,则乙对地面的压强为 Pa。沿水平或竖直方向将甲、丙各切去五分之一的体积,并将切去的部分叠放在对方剩余部分的上方,甲、丙对地面压强的变化量如表所示,则正方体丙的密度为 g/cm3。
压强的变化量(Pa)
∆p甲
0
∆p丙
500
考查知识
固体切割、叠加问题
命题解读
命题意图:本题以压强计算为核心,通过设置多物体、多形状、切割叠放的复杂情境,旨在综合考查学生基础公式的应用能力、几何与物理量的关联分析能力
解题思路:本题包含两个独立的问题:计算乙对地面的压强,以及求解丙的密度。解答时应遵循“先易后难、分步突破”的原则
【答案】 1500 1
【详解】[1]乙物体对地面的压力
乙对地面的受力面积
故乙对地面的压强
[2]通过表格可以知道甲的压强没有发生变化,则说明甲的受力面积和压力均没变,则甲是水平方向切的,且有
所以
当把甲的部分叠加在丙的上方时,丙对地面的压力不变,但丙对地面的压强发生了变化,则说明受力面积发生了变化,因此丙是竖直方向切的,受力面积
则
得
所以丙是边长为0.2m的正方体,故丙的密度
一、切割叠加问题
类型1 水平切割相互叠加
公式推导:
类型2 竖直切割自我叠加
公式推导:
类型3 竖直切割相互叠加
公式推导:
技巧:①首先将叠加后的压强表示出来,比如:
;
②利用题目条件进行比较大小或者建立等式;
③若无法直接比较大小,继续对公式进行拆分,例如:
④切割叠加压强的关键是要用这个公式,准确表示出切割叠加后的压力F′和S′即可。
【教考衔接】(25-26八年级上·福建泉州·期末)如图,两个实心正方体边长分别为和,放置在水平地面上,的密度分别为、。物体A对地面的压强为 。为使A、B对水平地面的压强相等,可以将物体A沿竖直方向切下质量叠放到物体B上,也可以将物体A沿水平方向切下质量叠放到物体B上,则与之比为 。
【答案】 5∶4
【详解】[1]物体A的体积为
物体A的底面积为
物体A的质量为
则物体A对地面的压强为
[2]物体B的体积为
物体B的底面积为
物体B的质量为
若将物体A沿竖直方向切下质量叠放到物体B上,由于实心正方体对地面的压强为
所以A剩余部分对地面的压强不变,仍为,依题意可知,此时B对地面压强
解得;若将物体A沿水平方向切下质量叠放到物体B上,则A剩余部分对地面的压强为
此时B对地面的压强
依题意可知,,则有,解得。所以与之比为
1.(2025·重庆·三模)如图甲所示,正方体叠放在长方体上方的正中间,现用水平力作用在上,使一起匀速直线前进。已知物重,随后竖直切去物体的(如图乙),然后用水平力继续推动其匀速前进(如图丙),则切去前后物体对地面的压强之比为 ,两次推力 (选填“大于”、“小于”或“等于”)。
【答案】 8︰9 大于
【详解】[1]设,则,切去前,B对地面的压力
设B原来的底面积为S,切去后,B的重力变为,此时B对地面的压力
切去后B的底面积变为
切去前B对地面的压强
切去后B对地面的压强
所以切去前后B物体对地面的压强之比为
[2]因为物体AB一起匀速直线前进,所以推力等于摩擦力,摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关。切去前后,接触面的粗糙程度不变,切去前压力,切去后压力,压力减小,摩擦力减小,因为F1等于切去前的摩擦力,F2等于切去后的摩擦力,所以F1>F2。
2.(2025·湖南长沙·三模)小青同学在社会实践活动中来到了长沙市某汽车制造厂,发现一个很有趣的汽车零件,如图甲所示。这个零件由粗、细两段密度均为,高度均为10cm的实心圆柱体组成,较粗部分横截面积为。若将图甲中零件沿水平方向截成两部分后,按图乙所示方式分别置于水平地面上,经测量,左侧部分高度为6cm,右侧部分对水平地面的压强为,则左侧部分对水平地面的压强为 Pa,压力为 N,甲图所示放置时此零件对水平地面的压强为 Pa。
【答案】 3000 30 7000
【详解】[1]零件左侧部分对水平地面的压强
[2]左侧部分对水平地面的压力
[3]则乙图左侧部分零件重力
设较细部分横截面积为S细,则乙图右侧部分零件体积
右侧部分零件的重力
右侧部分零件对水平地面的压力
又,解得较细部分横截面积S细=4×10-3m2,
甲图所示放置时此零件对水平地面的压强
3.(2025·广西玉林·三模)A、B两个实心均匀圆柱体的高度之比为2∶1,底面积之比为1∶2,将它们置于水平桌面上,如图甲所示。已知A的密度为,现在从A的上表面沿水平方向截取高为h的圆柱块,并将截取部分平放在B的正上方,A、B对桌面的压强随截取高度的变化关系如图乙所示,A的高度是 cm,B的密度是 。
【答案】 10
【详解】[1]由图乙可知,未截取前A对桌面的压强为,根据可知,未截取前A的高度为
[2]根据A、B两个实心均匀圆柱体的高度之比可知,B的高度为
A截取4cm后对桌面的压强
根据题意可知,B此时对桌面的压强
由可知,B的质量为
A截取部分的质量为
将A截取部分放在B正上方后,B对桌面的压力为
根据题意可知::2
此时B对桌面的压强为
则B的密度为
4.(2025·广西钦州·一模)A、B是质量分布均匀的柱形物体,整体可以简化为如图甲所示的模型。现沿水平方向将该模型切去高度为△h的一部分,将切去部分竖直正放在水平面上时,对水平面的压强为p1,其中p1与切去部分的高度△h的关系如图乙所示,则未切割前B的高度hB= cm。若A、B的密度之比,底面积之比,剩余部分对水平面的压强为p2,若要使得p1= p2,则需要切掉的高度△h= cm。
【答案】 20 8
【详解】[1]由图乙可知,当在0~20cm之间时,逐渐增大,到达20cm时,突然减小,说明的高度。图像到40cm结束,说明物体的高度也为20cm。
[2]分情况讨论:情况一:当时:设切去部分的高度为,切去部分对水平面的压强
剩余部分对水平面的压强
因为,,即,,代入可得
将、、
代入并化简,解得,符合的条件。
情况二∶当时∶
设切去部分的高度为,切去部分对水平面的压强
剩余部分对水平面的压强
代入相关数据求解得,与矛盾,此情形不成立。
情况三∶当时∶切去部分对水平面的压强
剩余部分(即)对水平面的压强
因为,所以,此情形不成立。
综上所述,要使得,需要切掉的高度。
5.(2025·广东广州·二模)质量分布均匀的立方体静置在水平地面上。若沿下图中虚线方向将其分割成体积相等的a和b两部分,并取走a部分。剩下的b部分未倾倒,其对地面产生的压强分别是和,它们之间的大小关系正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】当沿图中虚线将其分割成体积相等的a、b两部分时,由密度公式可知,剩下的b部分的质量为原来的,由可知,b的重力变为原来的,则b对水平地面的压力也变为原来的,因此四种分割方法中,剩下的b部分(未倾倒)对水平地面产生的压力相等。
ABCD.设原来的压强为p,由图可知,图1中剩下的b部分的受力面积为原来的,根据可知,图1中压强不变,即;图2和图3中剩下的b部分的受力面积不变,根据可知,图2和图3中压强变为原来的,即;图4中剩下的b部分的受力面积小于原来的,根据可知,图4中的压强大于原来的压强,即;综合分析,剩下的b部分对地面的压强满足,故A正确,BCD错误。
故选A。
6.(2025九年级·新疆·专题练习)如图甲所示,质量均匀分布的实心正方体放在水平地面上。现按图乙方式沿对角线将上半部分切除后,剩余部分对水平地面的压强p1;若将切除部分按图丙方式放置,对水平地面的压强为p2;若该正方体按图丁方式沿ABCD面将右边部分切除,剩余部分对地面压强为p3,则p2∶p3为( )
A. B. C.1∶2 D.2∶1
【答案】A
【详解】设甲图中正方体的重力为G,底面积为S=a2(a为正方体的棱长),压强为
图丙中,压力F2G,受力面积
此时压强
立方体对水平地面压强为
所以图丁中,先沿着CD和竖直方向将右侧切去,对水平地面压强和原来相等,为p,然后沿着AC切去剩余部分的一半,受力面积不变,压力变为一半,故压强为一半,即。所以
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
7.(2025·上海奉贤·一模)如图所示,质量相等的均匀正方体甲、乙放置在水平地面上。现将甲、乙分别沿水平方向截取一部分,使它们剩余部分的高度均为。它们剩余部分的质量分别为、,对地面的压强分别为,则( )
A., B.,
C., D. ,
【答案】A
【详解】由图可知,V乙>V甲,但m甲=m乙,根据公式可知,,现将甲、乙分别沿水平方向截取一部分,使它们剩余部分的高度均为,则它们对地面的压强分别为
则有
如果只切乙,使乙剩余的高度与甲等高,由于甲、乙原来的质量相等,则剩余的质量为,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
8.(2025·上海黄浦·一模)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,结合甲的边长较小,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。
9.(2025·重庆巴南·一模)如图所示,甲、乙是放在水平地面上的两个质量均匀的长方体,它们的密度之比,底面积之比,对水平地面的压强之比,下列说法正确的是( )
A.甲、乙的质量之比是20∶27
B.甲、乙的体积之比是15∶16
C.将甲、乙分别沿水平方向切去相同的高度后,剩余部分对地面的压强可能相等
D.将甲、乙分别沿水平方向切去相同的体积后,剩余部分对地面的压强不可能相等
【答案】B
【详解】A.由可得甲、乙对水平地面的压力之比
因水平面上物体的压力大小和自身的重力相等,所以,由可得,甲、乙的质量之比
故A错误;
B.由可得甲、乙的体积之比
故B正确;
C.由于水平面上的柱状物体对地面的压强为
切去相同的高度后,两者压强的减小量分别为,,已知它们的密度之比,则,所以,,已知原来甲、乙对水平地面的压强之比,则,由于剩余部分对地面的压强,所以甲剩余部分对地面的压强比乙大。故C错误;
D.因水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以,物体对地面的压强
切去相同体积时,两者压强的变化量分别为,。则
所以,,已知原来甲、乙对水平地面的压强之比,则,由于剩余部分对地面的压强,所以剩余部分对地面的压强可能相等,故D错误。
故选B。
10.(2025·重庆南岸·模拟预测)如图甲所示,模型A、B是质量分布均匀的柱体(B置于A上),底面积分别为和。若沿水平方向切割模型,并将切去部分放在同一水平地面上,设剩余部分对水平地面的压强为,切去部分对水平面的压强为,与切去部分的高度h的关系如图乙所示。下列判断正确的是( )
A.B的密度为 B.A、B的密度之比为
C.当时, D.当时,
【答案】C
【详解】A.观察图像可知,切去高度为时,B全部切除,故柱体A的高度为,B的高度为。
切去高度为时,B全部切除,A对地面的压强减小了
B的重力
B的质量
B的体积
则B的密度
故A错误;
B.由图像可知,B全部切除,A对地面的压强为,A的高度,A的密度
所以A与B的密度之比为
故B错误;
C.当时,B全部切除,就是A对地面的压强,就是B对地面的压强,由图像可知,此时A对地面的压强;
此时B对地面的压强
所以当时,
故C正确;
D.当时,就是把B切掉,剩余,A的重力
此时
故D错误。
故选C。
11.(2025·新疆·一模)实心长方体A和B放置在水平地面上,A和B的质量之比为1∶7,它们的长、宽、高如图所示,现在长方体A、B的右侧沿竖直方向按相同比例截取一部分长方体,叠放在对方剩余部分的上表面,此时A、B剩余部分对水平地面的压强为pA'、pB',下列关于切割比例n取值范围和对应pA'、pB'的大小关系正确的是( )
A.当n=0.2时,pA'=pB'
B.当0<n<0.1时,pA'<pB'
C.当0.1<n<0.2时,pA'<pB'
D.当0.05<n<0.2时,pA'>pB'
【答案】B
【详解】物体A和物体B的质量之比为1:7,根据,则
由图可知,B的底面积与A的底面积之比
截取后物体A对水平地面的压强
截取后物体B对水平地面的压强为:
当时,带入公式,解得n=0.1
A.当n=0.2时,,故A错误;
BC.当时,代入公式解得0<n<0.1,故B正确,C错误;
D.当时,代入公式解得n>0.1;当0.05<n<0.2时,有可能是,也可能是,故D错误。
故选B。
12.(2025·新疆喀什·三模)如图所示,边长分别为1dm和2dm的实心正方体A、B放置在水平桌面上,物体A的密度为,物体B的质量为7kg。求:
(1)物体A的重力。
(2)若把B放在A的上方时,A对水平桌面压强为;若把A放在B的上方时,B对水平桌面压强为,求:。
(3)你设想在保持物体A、B原有放置方式的情况下,选择某一物体沿竖直方向切去厚度为L的部分,然后将切去部分叠放在自身或另一物体上,使二者对水平桌面的压强相同。请通过计算分析所有可能实现的设想。
【答案】(1)20N
(2)
(3)共有两种可能实现的设想:
(a) 从物体A上沿竖直方向切去厚度为0.05m的部分,并将其叠放在物体B上。
(b) 从物体B上沿竖直方向切去厚度为0.025m的部分,并将其叠放在物体B的剩余部分上。
【详解】(1)物体A的体积为
物体A的质量为
A的重力为
(2)物体B的重力为
当把B放在A的上方时,A对水平桌面的压力
A的底面积
因此,A对水平桌面的压强为
当把A放在B的上方时,B对水平桌面的压力
B的底面积
因此B对水平桌面的压强为
则压强之比为
(3)要使二者对水平桌面的压强相同,即
首先计算初始时A单独放置时对桌面的压强
初始时B单独放置时对桌面的压强
由于,需要通过操作使A对桌面的压强减小或B对桌面的压强增大,来达到最终压强相等。分析所有可能情况:
情况一:从物体A上切去厚度为L的部分,叠放在物体B上。
由知,切割后,A的剩余部分对桌面的压强不变,仍为
切去部分的重力为
叠放后,B对桌面的压力
此时B对桌面的压强
令,则
可以求得,又因为,所以该设想可以实现。
情况二:从物体B上切去厚度为L的部分,叠放在物体B的剩余部分上。
此时,A对桌面的压强不变仍为
B对桌面的总压力不变,仍为,但底面积减小为
此时B对桌面的压强
令,则
可以求得,又因为,所以该设想可以实现。
情况三:从物体B上切去厚度为L的部分,叠放在物体A上。
切割后,B的剩余部分对桌面的压强不变仍为
叠放后,A对桌面的压强
由于,压强不可能相等,此设想无法实现。
情况四:从物体A上切去厚度为L的部分,叠放在物体A的剩余部分上。
此时,B对桌面的压强不变仍为
A对桌面的压强
由于,压强不可能相等,此设想无法实现。
综上所述,有两种可能实现的设想。
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