内容正文:
广西
物 理
减负作业本
1
培优专题7 固体压强的旋转、切割、叠放模型
(广西3年3考;北部湾3年3考)
2
模型一 旋转模型(北部湾2020.16)
第1题图
1.如图所示,形状、体积均相同的长方体物块甲、
乙置于水平地面上,物块和地面的接触面积分别
为、, ,物块甲、乙对地面的压强相
等。将甲、乙均顺时针旋转 ,此时甲、乙和
(1)翻转前,甲对水平地面的压力______乙对水平地面的压力,长方体
的密度______ 。(均选填“大于”“小于”或“等于”)
大于
大于
地面的接触面积分别为、。对地面的压强分别为、 ,此过程
中,甲、乙对地面的压强变化量大小分别为、 。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
3
第1题图
(2)翻转后,甲对水平地面的压力 ______,
甲对水平地面的压强 ______;乙对水平地面
的压力______,乙对水平地面的压强
_______(以上四空均选填“变大”“变小”或“不
变”);即___(选填“ ”“ ”或“”) 。
不变
变大
不变
变小
(3)翻转前后,甲、乙对地面的压强变化量___(选填“ ”“ ”或“
”) 。
方法突破 同一物体在旋转前后,对水平面的压力大小 不变,受力面积改
变,旋转前后物体对水平面的压强变化量 。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
4
2.(2020北部湾16题)如图所示,体积相同的长方体甲、乙置于水平地面,
其中甲、乙阴影部分为等大的正方形,甲、乙的密度分别为、 ,对
地面的压强分别为、,将它们顺时针旋转 ,甲、乙对地面压强
的变化量分别为、。 ,则( )
B
第2题图
A. ,
B. ,
C. ,
D. ,
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
5
方法突破 质地均匀、形状规则的两物体旋转前后,结合压强变化量
及旋转前后高度的变化量,利用( 表示旋转前后高度的
差值)即可判断密度之间的关系。
第3题图
3.如图所示,形状、体积相同的长方体甲、乙置于
水平地面,甲的质量为、底面积为 ,乙
的质量为。甲对水平地面的压强_______ ;
若将甲顺时针旋转 ,此时甲对地面的压强变化
3 000
8 000
方法突破 两密度均匀的规则物体体积相同,密度之比等于质量之比。假设乙的初状态与甲初状态相同,利用 ,结合密度及高度的关系,即可快速求解。
量为,则乙对地面的压强_______。取
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
7
4.(2025绥化)如图所示,、 是由同种材料制成的两个实心圆柱体,高
度之比为。将竖直放在水平桌面上,置于 上面正中央(图甲),
此时对桌面的压强与对的压强之比为,则、 的体积之比为____;
将、倒置后放在水平桌面上(图乙),则对的压强与 对桌面的压
强之比 ____。
第4题图
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
8
第4题图
【解析】设材料的密度为 ,的底面积为, 的底面
积为,的高度为,则的高度为,将 竖直放在水
平桌面上,置于上面正中央,此时对桌面的压强与
对的压强之比为 ,解得
。、的体积之比为 ,
倒放后,则对的压强与 对桌面的压强之比
。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
9
模型二 切割模型(北部湾2022.22、2021.22)
第5题图
5.【竖直切割】如图所示,质量相等的实心均匀正
方体和 平放在水平地面上。
(1)它们对地面的压强分别为和,则 ___
(选填“ ”“ ”或“”) 。
(2)现竖直切去左半部分(如图中虚线所示),剩余部分对地面的压强
分别为和,则___ ,___ 。(均选填“ ”“ ”或“ ”)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
10
第6题图
6.如图所示,均匀实心正方体的棱长为,质量为 ,
求:取
(1)正方体的重力_____,正方体的密度______ ,
正方体对地面的压强______ 。
160
(2)【水平切割】若将正方体沿着水平方向切去一半,剩余部分对桌面
的压力为____,剩余部分对地面的压强变化量______ 。
80
(3)【沿对角线切割】若将正方体沿着对角线切去一半,保持底面与地
面接触面积不变放置,剩余部分对桌面的压力为____ ,剩余部分对地面
的压强______ 。
80
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
11
(4)【竖直切割】若将正方体沿着竖直方向挖去与其高度相等的圆柱体
(直径小于正方体棱长),则剩余部分对桌面的压强______ 。
第6题图
方法突破 质地均匀的物体,横切时受力面积不变,压力减小,压强变小;
竖切时 、不变, 不变。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
12
第7题图
7.如图所示,均匀实心正方体甲、乙放在水平地面上,甲的
棱长为,质量为;乙的棱长为 ,密度为
。求:取
(1)甲的密度______乙的密度,甲对水平地面的压强
_______乙对水平地面的压强。(均选填“大于”“小于”或“等
于”)
小于
等于
(2)【水平切割相同高度】沿着水平方向将甲、乙切去相同的高度,甲、
乙两物体对水平地面压强的变化量______ ,甲、乙两物体剩余部
分对水平地面的压强______ 。
小于
大于
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
13
方法突破 初始压强相等的,若切等高度,解题方法一般用公式 分析(质地均匀的柱状物体);也可以用极值法,即其中一个切完;也可以用特殊值法。
(3)【水平切割相同体积】若沿水平方向分别切去相同的体积 ,甲、
乙切去部分的质量______ ,甲、乙切去部分的高度之比为____,甲、
乙对地面压强变化量与 的比值是____。
小于
第7题图
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
14
第7题图
(4)【水平切割相同质量】若沿水平方向分别切去相同的
质量,甲、乙两物体对水平地面压强的变化量 _____
,甲、乙两物体剩余部分对水平地面的压强
______ 。甲、乙切去部分的高度之比为____,甲、乙对
地面压强变化量与 的比值是____。
小于
大于
方法突破 若切割等质量或等体积,一般用公式 分析,根据
密度、质量、底面积之间关系计算 。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
15
第8题图
8.(2021北部湾22题)如图所示,竖放在水平地面上的实心长
方体质量为,棱长分别为、、 ,该长方
体的密度为______,对水平地面的压强为_______ 。
为了使该长方体对水平地面的压强变为 ,拟采取的方
法有:将长方体平放或侧放后,在上部沿水平方向切去一定
4 000
0.8
质量。若要使切去的质量较小,则的较小值为____。取
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
第8题图
【解析】该长方体的体积
,该长方体的密度
;因水平面上物体的压力和自
身的重力相等,所以,该长方体对水平地面的压强
由题意可知,要使该长方体对水平地面的压强变为 ,
且沿水平方向在上部切去一定质量较小,由 可
;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
17
知,应使长方体对水平地面产生压强的受力面积最大,即将长方体平放,
此时长方体剩余部分的重力即对水平地面的压力
,长方体剩余部分的质量,则
。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
第9题图
9.(2022北部湾22题)质量分布均匀的实心正方体甲、
乙放在水平地面上,将甲、乙沿水平方向切去高度 ,
剩余部分对地面的压强与 的关系如图所示,已知
,乙的棱长为 ,则乙的密度是
______,甲的质量是___,图中 点横坐标是___。
取
8
4
拓展 根据图像判断: 点时,甲、乙物体切割相同高度,甲对地面压强
的变化量___,此时甲、乙剩余部分对地面的压力___ 。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
19
第9题图
【解析】由图可知切去高度 之前,乙对地面的压强为
,乙为棱长 质量分布均匀的正方体,对水
平地面的压强 ,根据公式可得
;由图可知,甲的
棱长是,故甲的体积 ,
;图中的交点 表示该点切去的高
度相同,且剩余部分对地面的压强相同,设切去高度为,由 、
得, ,代入数据可得,
。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
20
模型三 切割旋转模型
第10题图
10.(2024广西22题)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 ,
底面积为 。如图甲所示,金属柱体放在
1 600
1
水平地面上,其对地面的压强为_______ ;从中心挖出和其等高、底面
半径为 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
压强分别为和,且,则约为___ 。(已知该金属密
度为,取、、取 )
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
21
方法突破 密度分布均匀的规则物体,竖直方向切割等高部分,剩余部分
对水平面的压强不变;质量相等的物体翻转后,受力面积改变,压力不变,
结合质量、密度、压强之间的关系计算。
第10题图
【解析】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 ,此
时金属柱体对地面的压强
。由正八边形的面积
公式 可知,正八边形的边长
,平放在
水平地面上的金属柱体对地面的压强
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
23
,即平放在水平地
面上的金属柱体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 ,
则金属柱体的高
,由
可知,图丙中金属柱体对地面的压强
,图丙中的受力
第10题图
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
面积,由 可知,图丙
中金属柱体的重力
,则挖
出圆柱体的重力
,由 可
知,挖出圆柱体的质量
,由 可知,挖
出圆柱体的体积
,由
第10题图
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
可知,挖出圆柱体的底面积,由 可知,
挖出圆柱体的底面半径为 。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
第11题图
11.(2025新疆改编)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 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 ,木材对水
0.2
2 400
平面的压强为 。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 ,将剩余部分放在水平面上,如图乙所示。图
乙中剩余部分的受力面积为____ ,剩余部分对水平面的压强为_______
。取
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
27
第11题图
【解析】图甲中木材对地面的压力等于其重力,即
,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
,每一部分的质量 ,每一部分
的体积 ;截去部分
是一个高为 的棱柱,棱柱的底面积
,截去棱柱底面直角三
角形另一直角边的长为 ,底面直角
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
28
三角形斜边的长 ,图乙中
剩余部分的受力面积 ,图乙中
剩余部分的压力等于其重力,即
。图乙
中剩余部分对水平面的压强 。
第11题图
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
模型四 切割、叠放模型、
第12题图
12.【叠放 切割】甲、乙两物块的形状相同,长、宽、高分别
为、、,已知甲的密度为 ,乙的密
度为 。甲放在水平地面上,现将乙垂直叠放在
甲的上面正中心处,如图所示。取
(1)乙对甲的压力______;乙与甲的接触面积_______ ;
乙对甲的压强 _____ 。
(2)甲对地面的压力______;甲与地面的接触面积_______ ;
甲对地面的压强_____ 。
0.128
640
0.288
360
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
30
第12题图
(3)现沿着图示方向切割,当甲的左侧与乙的左侧刚好对齐
时,乙对甲的压强 _____,此时甲对地面的压强
_____ 。
640
456
(4)继续沿着图示方向切割,当甲与地面的接触面积为
时,乙对甲的压强_____ ,此时甲对地面的压强
_____ 。
640
360
方法突破
采用整体思维,甲、乙剩余质量均为初始状态的一半,乙与甲、甲与地面
的接触面积均为初始状态的一半,结合固体压强公式 ,即可快速解答。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
31
第12题图
(5)沿着乙的最右侧竖直切割,此时甲剩余部分对地面的压
强 _____ ,继续将甲剩余部分沿着竖直方向切去一半,
剩余部分对地面的压强 _____ 。
200
200
(6)沿着图示方向切割过程中,甲对地面压强的变化特点是:
______________________。(用文字说明)
先变大再变小,后不变
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
32
第13题图
13.(2025广西18题)现有刚蒸好的
质地均匀的长方体米糕和 ,尺寸
如图所示,密度分别为 和 ,
则与 所受重力之比为____。用它
先增大后减小再不变
们自制双层米糕:将置于水平桌面上,趁热将放在 的上表面正中央,
待冷却后自动粘合成一个双层米糕(忽略冷却过程和 体积、形状的变
化)。若从左向右、竖直向下切割该双层米糕,随着被切割的宽度
逐渐增加,则双层米糕剩余部分对水平桌面的压强的变化情况
是____________________(用文字说明)。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
33
第13题图
【解析】与 所受重力之比为
。
根据,当 时,双层米糕
剩余部分对水平桌面的压力和受力面积均减小,但受力面积减小得快,所
以压强变大;当 时,双层米糕剩余部分对水平桌面的压力和
受力面积均减小,但压力减小得快,所以压强变小;当 时,双
层米糕剩余部分对水平桌面的压力和受力面积均减小,且等比例减小,所
以压强不变。所以若从左向右、竖直向下切割该双层米糕,随着被切割的
宽度 逐渐增加,则双层米糕剩余部分对水平桌面的压强的变化
情况是先增大后减小再不变。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
34
14.、两个质量均匀的正方体放在水平地面上如图甲所示,的棱长是
的2倍。将沿竖直方向切去宽为的部分,把切去部分叠放在上, 对地
面的压强与的变化关系如图乙所示。切割后, 剩余部分对地面的压
强为,则的重力为_____;切去一半后,_______ 。
200
4 000
第14题图
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
35
第14题图
【解析】由图乙可知的最大值为,所以正方体
的棱长为。正方体的棱长是的2倍,则
的棱长为,当时, 对地面的压强为
,物体对地面的压力等于自身重力,根据
可得,,解得 。当
时,被全部截去,对地面的压强为 ,
根据压强公式可得 ,即
,解得,当 切去一半
后,对地面的压强 。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
36
15.(2023广西22题)质量分布均匀的实心正方体、 置于水平桌面上,
如图甲。将沿水平方向截取高为的柱体,并将该柱体叠放在上, 、
剩余部分对桌面的压强随截取高度的变化关系如图乙,则 的密度为
________,的重力为___取 。
6
第15题图
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
37
第15题图
【解析】由图乙知, 的高度为
,截取高度为0时, 对水平
桌面的压强为, 为质量分布均匀的
实心正方体,根据 得,
;截取
高度为时,剩余部分的高度, 剩余
部分对水平桌面的压强 ,
此时截去的质量 ;
此时截去的重力; 对水平桌面
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
38
的压强,即 ,截
取高度为时, 的重力
; 对水平桌面的压强
,即 ,联立①②可
得 。
第15题图
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
40
$