内容正文:
6.3 压力与压强 分层练习题
A层练习(基础达标)
一、选择题
1. 关于压力,下列说法正确的是( )
A. 压力都是由重力产生的
B. 压力的方向总是竖直向下的
C. 压力的大小总是等于物体的重力
D. 压力的方向总是垂直于受压物体的表面
1. 一块砖放在水平地面上,若沿竖直方向切去一半,如图所示,则剩余部分对地面的压强和压力与原砖块相比( )
A. 压力和压强都减半 B. 压力减半,压强不变
C. 压力不变,压强减半 D. 压力和压强都不变
1. 如图所示,用两食指同时压铅笔两端,左手指受到铅笔的压力为 F₁、压强为 p₁;右手指受到铅笔的压力为 F₂、压强为 p₂。下列说法正确的是( )
A. F₁ = F₂,p₁ < p₂ B. F₁ = F₂,p₁ > p₂
C. F₁ > F₂,p₁ = p₂ D. F₁ < F₂,p₁ = p₂
1. 甲、乙两个实心正方体放在水平地面上,它们对地面的压强相等,已知甲的密度大于乙的密度,则它们对地面的压力大小关系是( )
A. F甲 > F乙 B. F甲 < F乙
C. F甲 = F乙 D. 无法确定
1. 在生物进化的过程中,动物身上的各种器官不断地完善,以适应生存环境。下列压强的解释中,错误的是( )
A. 啄木鸟有尖尖的喙,减小受力面积增大压强
B. 骆驼有宽大的脚掌,增大受力面积减小压强
C. 蚊子有尖尖的口器,减小受力面积增大压强
D. 鲨鱼有锋利的牙齿,增大受力面积减小压强
1. 如图所示,两个完全相同的实心圆台放在水平桌面上,若按两种方式放置,则它们对桌面的压力和压强关系是( )
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
二、填空题
1. 物理学中把作用在物体表面上的力叫做压力,压力作用的效果用来表示。
1. 压强的计算公式是,压强的国际单位是,简称,符号是。
1. (多选题) 下列事例中,属于增大压强的是( )
A. 注射器的针头做得很尖
B. 书包背带做得较宽
C. 压路机的碾子质量很大
D. 滑雪板面积较大
E. 斧头磨得很锋利
1. 一个重500N的中学生,每只脚与地面的接触面积约为 200 cm²,当他双脚站立在水平地面时,对地面的压强是 Pa;当他行走时,对地面的压强是 Pa。
1. 一块长方体橡皮,重为0.3N,侧放于水平桌面上时,它与桌面的接触面积是 1×10⁻³ m²,它对桌面的压强是 Pa。若沿竖直方向切去 1/3,则剩余部分对桌面的压强(选填”变大”、“变小”或”不变”)。
1. 甲、乙两个物体放在水平桌面上,已知甲、乙的重力之比为 1:2,甲、乙与桌面的接触面积之比为 2:3,则甲、乙对桌面的压强之比为。
1. 物体A重30N,B重15N,物体A的底面积为 10 cm²,物体B的底面积为 5 cm²,则A对B的压强是 Pa,B对桌面的压强是 Pa。
三、实验探究题
1. 在探究”压力的作用效果与哪些因素有关”实验中,小邹同学用一块海绵和两块规格相同的长方体砖块做了如图所示的一系列实验,请仔细观察,并回答问题:
(1)压力作用效果的大小是通过比较海绵的程度来确定的,这种研究方法叫做法。
(2)分析比较图和图的实验现象,可得出结论:当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越显著。
(3)分析比较图乙和丙的实验现象,可以得出结论:。
(4)进一步综合分析甲、乙、丙、丁四幅图,可得出结论:压力的作用效果与有关。
四、计算题
15. 一辆质量为 5 t 的四轮汽车在水平路面上匀速行驶,每个轮胎与地面的接触面积为 0.05 m²。求:
(1) 汽车对地面的压力; (2)汽车对地面的压强。
16. 边长分别为 0.2 m 和 0.1 m 的实心正方体A、B放置在水平地面上,ρA = 0.1×10³ kg/m³,ρB = 0.8×10³ kg/m³,求: (1)物体A对地面的压强; (2)物体B对地面的压力。
B层练习(拓展提升)
17. 情景题:冰面救援(本题g 取 10 N/kg)
在一次冰面上救援行动中,救援人员要通过冰面营救被困者。已知冰面所能承受的最大压强是 1×10⁴ Pa。
(1) 选择题:救援人员为了安全通过冰面,下列措施可行的是( )
A. 快速跑过去 B. 匍匐爬过去 C. 踮起脚尖走过去 D. 脱掉鞋子光脚走过去
(2)一名质量为 60 kg 的救援人员,每只鞋底与冰面的接触面积为 200 cm²,请计算:当他双脚站立时,对冰面的压强是多少?他能否安全通过冰面?(g = 10 N/kg)
(3)填空题:如果救援人员携带了一个质量为 10 kg 的装备,为了仍然能安全通过冰面,他需要一块面积至少为 m² 的木板铺在冰面上(不计木板重力)。
(4)在生活中,我们有时会遇到这种情况:在松软的泥地上行走时,脚很容易陷进去,但是如果在泥地上铺一块木板,人站在木板上就不容易陷下去。请用压强知识解释这一现象。
18. 情景题:坦克过桥(本题g 取 10 N/kg)
某坦克质量为 40 t,每条履带与地面的接触面积为 2 m²,前方桥梁能承受的最大压强为 1.2×10⁵ Pa。
(1) 选择题:坦克使用宽大履带的主要目的是( )
A. 增大摩擦力 B. 减小摩擦力 C. 增大压强 D. 减小压强
(2)填空题:坦克有两条履带,总接触面积为 m²,坦克对水平地面的压力为 N。
(3)请通过计算判断,坦克能否安全从桥梁上通过?
(4) 若坦克要安全通过,每条履带至少增加接触面积多少平方米?
19. 情景题:柱体切割问题
如图所示,均匀实心正方体甲和乙放置在水平地面上,甲的边长小于乙的边长,甲对地面的压强为 p甲,乙对地面的压强为 p乙。
(1) 选择题:若甲、乙密度相同,则对地面的压强关系是( )
A. p甲 > p乙 B. p甲 < p乙 C. p甲 = p乙 D. 无法确定
(2)选择题:若甲、乙对地面的压力相同,则对地面的密度关系是( )
A. ρ甲 > ρ乙 B. ρ甲 < ρ乙 C. ρ甲 = ρ乙 D. 无法确定
(3)若将甲、乙沿水平方向切去相同高度 Δh,剩余部分对地面的压强 p’甲 = p’乙,请判断原来压强关系 p甲p乙(选填”>“、”<“或”=“),并说明理由。
20. 情景题:学生书包与生活工具
书包是我们每天都要使用的学习用品,生活中很多工具的设计也用到了压强知识。
(1) 选择题:书包背带通常做得比较宽大,这样做的目的是( )
A. 增大压力 B. 减小压力 C. 增大压强 D. 减小压强
(2)填空题:小明的书包总重为 50 N,背带与肩膀的总接触面积为 100 cm²,则书包对肩膀的压强为 Pa。
(3)若小明肩膀能承受的最大压强是 6×10³ Pa,不改变书包重力的情况下,背带的最小接触面积是多少?
(4)请列举两条书包设计中减小压强的例子: ①
C层练习 (压轴专练)
21. 如图所示,普氏野马是我国重点保护动物。研究人员曾发现普氏野马在沙地上站立时留下的足印,总面积为4×10-2m2,深度达1.2cm. 为了计算野马的质量,研究人员把一个底面积为1×10-2m2的容器放在足印附近的沙地上,再慢慢往容器里倒入铅粒,测量出铅粒和容器的总质量以及容器使地面下陷的深度,如下表所示。
实验序号
总质量/kg
深度/cm
1
70
1
2
90
1.2
(1)求实验序号1中,倒入铅粒和容器的总重力G1.
(2)为了计算普氏野马的质量,应选择哪次实验中的数据,并说明理由。
(3)求野马的质量m马.
22. 将质量为10千克的均匀长方体置于水平地面上,长方体的棱长分别为a、b、c(a>b>c)。放置方式和地面所受压强等信息如下表。
放置方式
平放
侧放
竖放
示意图
a
b
c
a
b
c
a
b
c
压强(帕)
980
1960
4900
求:① 地面所受压力F的大小;② 平放时受力面积S的大小;③ 最长棱a的长度。
参考答案与解析
A层练习(基础达标)
一、选择题
1. D 解析:压力不一定由重力产生,方向垂直于接触面,不一定等于重力,只有水平放置时压力大小才等于重力。
1. B 解析:竖直切去一半,压力减半,受力面积也减半,由 p = F/S 可知压强不变。
1. A 解析:铅笔静止,根据力的作用相互性,F₁ = F₂;左边受力面积大,压强小,所以 p₁ < p₂。
1. B 解析:压强相等 p = ρgh,ρ甲 > ρ乙,所以 h甲 < h乙,底面积 S甲 < S乙,F = pS,所以 F甲 < F乙。
1. D 解析:鲨鱼锋利牙齿是减小受力面积增大压强,D错误。
1. A 解析:圆台重力不变,对桌面压力相等,F甲 = F乙;甲底面积小,所以压强 p甲 > p乙。
答案: 1.D 2.B 3.A 4.B 5.D 6.A
二、填空题
1. 垂直;压强
1. p = F/S;帕斯卡;帕;Pa
1. A、C、E(选对两个得4分,选对一个得2分,选错不得分) 解析:A减小受力面积增大压强,E减小受力面积增大压强;B、D增大受力面积减小压强,C增大压力增大压强,题目要求选增大压强,故选A、C、E。
1. 1.25×10⁴;2.5×10⁴ 解析:双脚站立 p = 500N / 0.04m² = 1.25×10⁴ Pa,行走单脚着地压强翻倍。
1. 300;不变 解析:p = 0.3N / (1×10⁻³ m²) = 300 Pa,竖直切去,p = ρgh,密度和高度不变,压强不变。
1. 3:4 解析:p甲/p乙 = (F甲/S甲) / (F乙/S乙) = (1/2) × (3/2) = 3/4
1. 6×10⁴;9×10⁴ 解析:A对B压强 p₁ = 30N / (5×10⁻⁴ m²) = 6×10⁴ Pa;B对桌面压强 p₂ = (30+15)N / (5×10⁻⁴ m²) = 9×10⁴ Pa。
三、实验探究题
1. (1)凹陷;转换 (2)乙;丁(或乙、丁) (3)当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越显著 (4)压力大小;受力面积
四、计算题
15. 解: (1)汽车质量 m = 5 t = 5×10³ kg
汽车对地面的压力:F = G = mg = 5×10³ kg × 9.8 N/kg = 4.9×10⁴ N
(2)受力面积 S = 4 × 0.05 m² = 0.2 m²
汽车对地面的压强:p = F/S = (4.9×10⁴ N) / 0.2 m² = 2.45×10⁵ Pa
答:(1)压力为 4.9×10⁴ N;(2)压强为 2.45×10⁵ Pa。
16. 解: (1)正方体A对地面的压强:
pA = ρA g hA = 0.1×10³ kg/m³ × 9.8 N/kg × 0.2 m = 196 Pa
(2)物体B对地面的压力:
GB = mB g = ρB VB g = 0.8×10³ kg/m³ × (0.1 m)³ × 9.8 N/kg = 7.84 N
FB = GB = 7.84 N
答:(1)A对地面的压强为 196 Pa;(2)B对地面的压力为 7.84 N。
B层练习(拓展提升)
17. 冰面救援 (1)B 解析:匍匐爬过去增大了受力面积,减小了压强,更安全。
(2)解:F = G = mg = 60 kg × 10 N/kg = 600 N
S = 2 × 200 cm² = 4×10⁻² m²
p = F/S = 600 N / (4×10⁻² m²) = 1.5×10⁴ Pa
因为 1.5×10⁴ Pa > 1×10⁴ Pa,所以不能安全通过。
(3)0.07 解析:总压力 F = (60+10) kg × 10 N/kg = 700 N,S = F/p_max = 700 N / (1×10⁴ Pa) = 0.07 m²
(4)答:根据压强公式 p = F/S,人对地面的压力一定,铺了木板后,受力面积增大,对地面的压强减小,所以人站在木板上就不容易陷下去。
18. 坦克过桥 (1)D 解析:宽大履带增大了受力面积,减小了对地面的压强。
(2)4;4×10⁵ 解析:两条履带,每条 2 m²,总面积 4 m²,压力 F = G = 40×10³ kg × 10 N/kg = 4×10⁵ N。
(3)解:p = F/S = (4×10⁵ N) / 4 m² = 1×10⁵ Pa
因为 1×10⁵ Pa < 1.2×10⁵ Pa,所以能安全通过。
(4)解:若桥梁承受最大压强 1.2×10⁵ Pa,需要面积 S = F/p_max = (4×10⁵ N) / (1.2×10⁵ Pa) ≈ 3.33 m² < 4 m²,所以实际不需要增加接触面积。
19. 柱体切割问题 (1)B 解析:p = ρgh,密度相同,甲边长小,h小,所以 p甲 < p乙。
(2)A 解析:压力相同,F = G = mg,质量相同,甲体积小,所以密度大,ρ甲 > ρ乙。
(3)p甲 > p乙 理由:由 p = p₀ - ρgΔh,因为剩余压强相等 p’甲 = p’乙,即 p甲 - ρ甲 gΔh = p乙 - ρ乙 gΔh,整理得 p甲 - p乙 = (ρ甲 - ρ乙)gΔh。由题可知 h甲 < h乙,所以h甲-Δh< h乙-Δh,因为压强 p’ = ρg(h-Δh),且剩余压强相等,则 ρ甲 > ρ乙,所以 (ρ甲 - ρ乙)gΔh > 0,因此 p甲 - p乙 > 0,即 p甲 > p乙。
20. 学生书包与生活工具
(1)D 解析:宽大背带增大受力面积,减小压强。
(2)5×10³ 解析:p = 50 N / 0.01 m² = 5×10³ Pa。
(3)解:S_min = F/p_max = 50 N / (6×10³ Pa) ≈ 8.3×10⁻³ m² = 83 cm²
(4)示例:① 宽肩带比窄肩带好,增大受力面积减小压强;② 书包底部加宽设计,增大接触面积减小压强。
C层练习 (压轴专练)
21.
(1) G1=m1g=70千克×9.8牛/千克=686牛
(2) 选择第2次实验,因为当深度均为1.2厘米时,压力的作用效果相同,即两者对地面的压强相同。根据公式p=F/S=G/S=mg/S,可计算出质量。
(3) p马=p2
F马/S马=F2/S容
G马/S马=G2/S容
m马g/S马=m2g/S容
m马=S马/S容×m2
=4×90千克=360千克
22.
①F=G=mg=10千克×9.8牛/千克=98牛
②
③∵
∴
ab=S=0.1米2
a=0.5m
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