内容正文:
8.1压力的作用效果
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.榴莲外形独特,如题图所示。小明在超市买了一个榴莲,在付款时发现售货员用报纸将其包好,是为了( )
A.减小压强
B.增大压强
C.增大摩擦
D.减小摩擦
2.下面的四个实例中,属于增大压强的是( )
A.吸管剪成斜口
B.书包带做得较宽
C.沙发垫做得松软
D.高楼大厦的墙基做得较宽
3.下列事例中,属于减小压强的是( )
A.啄木鸟的喙又尖又长
B.打铁匠用重锤打铁
C.锋利的刀刃
D.书包的背带较宽
4.“嫦娥六号”着落架下方安装圆盘型“脚”,其目的是( )
A.减小压力 B.增大压力 C.减小压强 D.增大压强
5.“估测”是物理学中常用的一种方法。初中生小明对与自己相关的物理量进行了估测,其中合理的是( )
A.正常的体温约为39.2℃
B.身高约为170mm
C.受到的重力约为55N
D.双脚站立时对地面的压强约为
6.现有一密度均匀的实心立方体木块,放在水平桌面上,如图所示,露出部分的宽度为d,对桌的压强为p,若沿竖直方向切掉厚度为的部分,则下列分析错误的是( )
A.当时,剩余部分对桌面的压强 B.当时,剩余部分对桌面的压强
C.当时,剩余部分对桌面的压强 D.当时,剩余部分对桌面的压强
7.《天工开物》中描绘了许多古代劳动人民劳作的场景,图中属于增大压强的是( )
A.把镰刀磨锋利 B.木桶底面积较大
C.牛脖套做得宽大 D.扁担较宽
8.如图所示,书包带做得宽大是为了( )
A.增大压力 B.减小压力 C.增大压强 D.减小压强
9.以下的估测数据最合理的是( )
A.一个鸡蛋的重力约为0.5N
B.普通人双脚站立时对水平地面的压强约为5Pa
C.中学生的自身质量约为500g
D.教室内空气的密度约为1.29×103kg/m3
10.以下文字选于朱自清的《春》:“小草偷偷地从土里钻出来,嫩嫩的,绿绿的”“坐着,躺着,打两个滚,踢几脚球”……关于文中所涉及到的现象解释正确的是( )
A.“小草偷偷地从土里钻出来”,草对土没有力的作用
B.“坐着,躺着”,由坐到躺,人对地面的压强变小
C.“打两个滚”,在草地上滚动,人不受摩擦力作用
D.“踢几脚球”,踢出的球由于受到惯性作用能继续运动
二、填空题
11.质量为48kg的某同学站在水平地面上,则他对地面的压力是______N,若两脚与地面的总接触面积为,则他对地面的压强是______Pa,其物理意义是______(g取10Nkg)。
12.小乐跟随父母在江边带弟弟玩泥沙时,弟弟想挖一个小泥坑,但没有趁手的工具,于是小乐提议找一些木棒来挖泥坑,你建议小乐找到的木棒前端应尽量______(选填“钝一些”或“尖一些”),请写出你的判断依据:______。
13.两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剩余部分对地面的压强为pA,pA、pB与L的变化关系如图乙所示。切除之前,A的重力为__________N,B的密度为________________kg/m3。
14.如图所示,A、B两个实心均匀正方体分别放在水平地面上,此时A、B对地面的压强相等,它们的边长之比为,A的边长为10cm,B的密度为,则B对地面的压力为______N;若将B沿水平方向切割一部分叠放在A的正上方,要使此时A、B对地面的压强满足,则B切去部分的重力为______N。
15.如图所示是小溪同学在探究甲、乙两种不同的固体物质的质量和体积的关系时得出的图像。甲乙的密度之比为______;如果用上述两种物质做成甲、乙两个质量相同的实心正方体并放在水平面上自由静止,则甲、乙两物体对水平面的压强之比为_______。
三、实验题
16.小华日常生活中发现有些桥是平板桥,有些是向上凸起的凸形桥,但是很少见到有桥梁路面是下凹的凹形桥。于是通过AI检索资料得知“中国桥梁类型丰富多样,按照形状和结构分类,最常见的四种类型分别是:梁桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥。”这引起了她的思考:凹形桥很少是不是因为汽车通过桥时对它的压力与其他桥不一样呢?小华选择了拱桥和凹形桥进行比较。
小华将汽车通过拱桥和凹形桥的运动路径简化为曲线轨道,并构建了图b所示的模型,让遥控小车模拟汽车过桥(遥控小车通过轨道时不会压坏轨道)。A点是拱桥的最高点,B点是凹形桥的最低点。先固定轨道,再将压力传感器固定在A、B两点的下面,汽车通过时压力传感器就显示出对桥面压力的大小了。小华猜想:汽车通过不同形状的桥时对桥的压力,可能与汽车的重力、过桥的速度大小等因素有关。
请回答下列问题:
(1)当遥控小车静止在B点时,遥控小车对桥的压力和桥对遥控小车的支持力是一对________,遥控小车受到的重力和桥对遥控小车的支持力是一对________。(上两空都选填“平衡力”或“相互作用力”)
(2)当遥控小车在拱桥上匀速前进时,判断遥控小车处于________状态(选填“平衡”或“非平衡”)。
(3)实验时,小华让遥控小车在轨道上通过A、B两点,收集到压力传感器显示的数据如下表所示。
实验次序
速度
遥控小车的重力
遥控小车对拱桥点的压力
遥控小车对凹形桥点的压力
1
2.00
1.80
2.40
2
2.00
1.60
2.80
3
2.00
1.50
3.00
4
3.00
2.70
3.60
5
3.00
2.40
4.20
6
3.00
2.25
4.50
①分析第________次实验数据,可以得出结论:遥控小车对桥面的压力与遥控小车的速度有关。
②分析第1、4次实验数据可以得出结论:遥控小车对桥面的压力与遥控小车的________有关;
③一辆小轿车质量为2t,四个车轮与地面的总接触面积为0.04m²,当小轿车以速度通过凹形桥B点时,小轿车对B点的压强是多少?________(当速度相同时,小轿车对B点的压力与重力成正比,g取10N/kg,写出必要的解题过程)
④根据数据分析,小华得出结论,当一定质量的汽车分别以相同速度通过拱桥和凹形桥时,________(选填“拱桥”或“凹形桥”)更容易被损坏。
凹形桥也就是因为力学劣势和工程经济性不足(成本高、通行不便)所以比较少见,而拱形桥通过分散载荷和降低压力,成为更优选择。
四、综合题
17.如图所示是甲乙两种物质的质量和体积的关系图像,若用质量相等的两种物质分别制成实心正方体甲和乙放在水平地面上。
(1)求甲、乙的密度之比为__________;
(2)求甲、乙对地面的压强之比;
(3)若将质量为m的甲物体浸没在装满水的烧杯中,整个烧杯质量增大了49克,求甲物体的质量。
18.我国自主研发的“穿山甲-X”救援机器人采用新型轻量化材料制造,质量为50kg,配备仿生履带系统,每侧履带与地面接触面积为0.05m²。该机器人在某次任务中需穿越松软沙地,满载30kg救援物资时,以3m/s的速度匀速前进,所受阻力为总重力的0.1倍。求:
(1)画出“穿山甲-X”救援机器人所受的重力示意图;
(2)机器人行驶600米所需的时间;
(3)机器人静止在水平沙地上时,对沙地的压强。
19.如图所示,2022年2月7日,任子威以1分26秒的成绩获得北京冬奥会短道速滑男子1000m冠军,实现中国在该项目上冬奥会金牌零的突破。如果任子威和身上的整套装备的总质量是72kg,每只脚掌的面积是200cm2,每只冰鞋的冰刀和冰面的接触面积是12cm2,g取10N/kg,求:
(1)任子威站立在水平冰面时受到的_________力和_________力是一对平衡力;
(2)任子威和身上的整套装备的总重力是多少_________;
(3)当他穿着冰鞋双脚站立在水平冰面时对冰面的压强是多少_________?
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《8.1压力的作用效果》参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
A
A
D
C
D
B
A
D
A
B
1.A
【详解】榴莲表面有很多尖尖的刺,容易扎伤人,用报纸将其包好,增大了受力面积,可以减小压强,防止被扎伤,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
2.A
【详解】A.吸管一端剪成斜口,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强的,故A符合题意;
B.书包的背带较宽,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小书包对肩膀的压强,背书包时舒服些,故B不符合题意;
C.沙发垫做得松软,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,使人感觉更舒服,故C不符合题意;
D.高楼大厦做得比墙体宽,是通过增大面积来减小墙体对地面的压强,使墙体不至于下陷,故D不符合题意。
故选A。
3.D
【详解】A.啄木鸟的喙又尖又长,是在压力一定时,减小受力面积来增大压强,故A不符合题意;
B.打铁匠用重锤打铁,是在受力面积一定时,增大压力来增大压强,故B不符合题意;
C.锋利的刀刃,是在压力一定时,减小受力面积来增大压强,故C不符合题意;
D.书包的背带较宽,是在压力一定时,增大受力面积来减小压强,故D符合题意。
故选D。
4.C
【详解】“嫦娥六号”着落架下方安装圆盘型“脚”,这是为了在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强。
故选C。
5.D
【详解】A.人体的正常体温约为37℃,体温达到39.2℃时,人正在生病发烧,故A不符合题意;
B.教室门的高度约2m,中学生的身高比门的高度略低,约为1.7m,合170cm,故B不符合题意;
C.中学生的质量约为50kg,重力G=mg=50kg×10N/kg=500N
故C不符合题意;
D.中学生站立时对地面的压力F=G=500N
两脚与地面的受力面积约为0.05m2,站立时对地的压强
故D符合题意。
故选D。
6.B
【详解】A.沿竖直方向切掉厚度为∆l部分,当∆l<d,则剩余部分重力减小,对桌面的压力减小,受力面积不变,据知,剩余部分对桌面的压强变小,即p1<p,故A正确,不符合题意;
B.当∆l=d,则剩余部分重力减小,对桌面的压力减小,受力面积不变,剩余部分对桌面的压强变小,即p2<p,故B错误,符合题意;
CD.当∆l>d时,剩余部分对桌面的压强
当∆l=d时,剩余部分对桌面的压强
则p2=p3,而p2<p,所以p3<p,故CD正确,不符合题意。
故选B。
7.A
【详解】A.把镰刀磨锋利,减小了受力面积,可以增大压强,故A符合题意;
B.木桶底面积较大,增大了受力面积,可以减小压强,故B不符合题意;
C.牛脖套做得宽大,增大了受力面积,可以减小压强,故C不符合题意;
D.扁担较宽,增大了受力面积,可以减小压强,故D不符合题意。
故选A。
8.D
【详解】书包带做得宽大是为了在压力相同的情况下,通过增大受力面积来减小压强。
故选D。
9.A
【详解】A.一个鸡蛋的质量约50g,重力约为
G=mg=0.05kg×10N/kg=0.5N
故A符合题意;
B.普通人每只鞋的底面积大约为250cm2,即0.025m2,双脚面积S=0.05m2;人的质量大约为50kg,压力
F=G=mg=50kg×10N/kg=500N
双脚站立时对水平地面的压强
故B不符合题意;
C.中学生的自身质量约为50kg,故C不符合题意;
D.教室内空气的密度约为1.29kg/m3,故D不符合题意。
故选A。
10.B
【详解】A.“小草偷偷地从土里钻出来”,草改变了土的形状,故草对土有力的作用,故A错误;
B.“坐着,躺着”,由坐到躺,压力不变,受力面积变大,人对地面的压强变小,故B正确;
C.人在地面上滚动,其会受到一个与其相对运动方向相反的摩擦力,故C错误;
D.踢出的球虽然不再受到人的作用力,但球由于具有惯性仍会继续向前运动,惯性不是力,不能说受到惯性作用,故D错误。
故选B。
11. 480 地面每平方米面积上所受的压力为
【详解】[1]质量为48kg的某同学站在水平地面上,他对地面的压力是
[2][3]根据可得,他对地面的压强是
根据压强的定义可知,其物理意义是:地面每平方米面积上所受的压力为。
12. 尖一些 在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强
【详解】[1][2]建议找尖一些的木棒,在压力一定时,减小受力面积可以增大压强。木棒前端尖一些,与泥沙的接触面积更小,用同样的力挖泥时,压强更大,更容易挖动泥沙。
13. 40
【详解】[1]由乙图可知,下面的斜线为pA的压强变化图线,上面的斜线为pB的压强变化图线,在未截取前,A、B正方体对地面的压强相等,都等于4000Pa,A全部放在B上后对地面的压强为5000Pa,由乙图可知,A的边长为10cm,A的重力
[2]设B的密度为,边长为a,没有放A时,B对地面的压强
A全部放在B上后,B对地面的压强为5000Pa,则由
解得
B的重力
B的密度为
14. 160 80
【详解】[1][2]当实心均匀正方体放在水平地面上时,其对地面的压强为
A、B边长之比为,A的边长为10cm,则B的边长
则B对地面的压强为
则B对地面的压力为
则B的重力为
A、B对地面的压强相等,根据,压强相等时,压力和受力面积成正比,A、B边长之比为,则底面积之比为,所以A、B对地面的压力之比为,则A、B重力之比为,所以A的重力为
若将B沿水平方向切割一部分叠放在A的正上方,设B切去部分的重力为,要使此时A、B对地面的压强满足,根据则有,则有
解得,即B切去部分的重力为80N。
15. 8∶1 4∶1
【详解】[1]由图可知甲的密度为
乙的密度为
则甲、乙密度之比为
[2]由题意知甲、乙两物体质量相等,故重力相等,所以把它们放在宽大水平面上时,对水平面的压力相等,甲、乙两物体的体积之比为
由于甲、乙都是正方体,则甲、乙两物体的底面积之比为1∶4,所以对水平面的压强之比为
16.(1) 相互作用力 平衡力
(2)非平衡
(3) 1、2、3/4、5、6 重力 凹形桥
【详解】(1)[1]小车对桥的压力与桥对小车的支持力:作用在不同物体上,大小相等、方向相反,是一对相互作用力。
[2]小车受到的重力与桥对小车的支持力:作用在同一物体上,大小相等、方向相反,是一对平衡力。
(2)小车做曲线运动,速度方向不断变化;平衡状态为静止或匀速直线运动,都是速度大小和方向不变的运动,小车的速度方向时刻变化,所以小车处于非平衡状态。
(3)[1]根据控制变量法可知,需要控制小车重力相同(2.00N 或3.00N),改变速度v1、v2、v3,比较F1、F2变化。例如第1、2、3次实验:拱桥A点:速度增大,压力F1从1.80N降到1.50N;凹形桥B点:速度增大,压力F2从2.40N升到3.00N;说明压力与速度有关。
[2]分析数据可知:第1次实验:G=2.00N,F1=1.80N,F2=2.40N。第4次:G=3.00 N,F1=2.70 N,F2=3.60N。速度相同,重力增大1.5倍,压力也增大1.5倍,所以压力与重力有关。
[3]当速度为v1时,压力与重力成正比。由第1次实验数据:小车G0=2.00N,凹形桥F20=2.40N,比例
所以轿车对凹形桥压力
轿车对凹形桥的压强
[4]由数据可知:凹形桥B点压F2>G,拱桥A点压力F1<G;压力大则桥面受力大,更容易损坏,所以凹形桥更容易损坏。
17.(1)8:1
(2)4:1
(3)56g
【详解】(1)由m-V图像可知,甲、乙两种物质的质量与体积成正比,根据密度公式 ,可以计算甲、乙的密度。从图像中取点,当时,,则甲的密度为
当时,,则乙的密度为
所以,甲、乙的密度之比为
(2)用质量相等的甲、乙两种物质分别制成实心正方体,放在水平地面上。正方体对地面的压力等于其重力,即
因为质量相等(),所以压力相等()。根据压强公式 ,压强之比为
因为质量相等,根据可知,体积与密度成反比
设正方体甲的边长为,正方体乙的边长为。体积 ,所以
解得 ,即 。正方体的底面积 ,所以面积之比为
因此
所以,甲、乙对地面的压强之比为
(3)将甲物体浸没在装满水的烧杯中,物体会排开一部分水,排开水的体积等于物体的体积,即。烧杯增加的质量等于放入的甲物体的质量减去溢出的水的质量,即
溢出水的质量为
又因为 ,所以
代入质量增加的表达式中
已知,,,代入数据
解得甲物体的质量
18.(1)
(2)200s
(3)8000Pa
【详解】(1)重力的方向总是竖直向下的。所以画重力示意图时,找到 “穿山甲 - X” 救援机器人的重心,从重心开始,竖直向下画一条带箭头的线段,箭头表示重力的方向,线段旁边标注G,就表示出了机器人所受的重力,如图所示:
(2)由可知,机器人行驶600米所需的时间
(3)机器人静止在水平沙地上时,对沙地的压力为
对沙地的压强为
19.(1) 重 支持
(2)720
(3)
【详解】(1)[1][2]任子威站立在水平冰面时受到的竖直向下的重力。还受到了冰面给其向上的支持力。在这两个力的作用下保持平衡状态,因此二力是一对平衡力。
(2)任子威和身上的整套装备的总重力是
(3)当他穿着冰鞋双脚站立在水平冰面时对冰面的压强是
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