内容正文:
专题08 固体压强计算与变化问题
目●标●导●航
专题名称
对应教材章节
核心考点内容
固体压强计算与变化问题
苏科八下9.1 压强
压力辨析、受力面积判断;压强公式基础计算;柱形固体压强推导与应用;切割、叠加类压强变化分析;期末选择、填空、计算高频考题
核●心●考●点●清●单
考点一 压力基础辨析
1. 压力定义:垂直作用在物体表面上的力叫作压力,符号,压力方向垂直于接触面指向受压物体。
☑易错区分:压力≠重力,只有水平放置、无其他外力时,;斜面、竖直墙面压力大小与重力无关。
2. 受力面积:指两个物体相互接触的实际面积,单位统一换算;小物体放大地板,取小物体底面积。
考点二 影响压力作用效果实验(期末实验考点)
1. 实验方法:控制变量法,通过海绵凹陷程度反映压力的作用效果(转换法)。
①不变,增大压力→凹陷更深,压强变大;
②不变,减小受力面积→凹陷更深,压强变大。
2. 实验结论:压力作用效果与压力大小、受力面积有关。
考点三 压强公式与规范计算
1. 通用压强公式
:压强();:压力();:受力面积()
变形:。
☑单位换算:(计算高频失分点)。
2. 均匀实心柱体专用推导公式(长方体、正方体、圆柱体)
适用条件:竖直放在水平面、实心均匀柱体,为物体自身高度。
考点四 增大、减小压强生活应用
1. 增大压强:增大压力、减小受力面积 实例:刀刃磨薄、钉子尖、啄木鸟尖嘴。
2. 减小压强:减小压力、增大受力面积 实例:坦克履带、书包宽背带、铁轨铺枕木。
考点五 固体压强变化三大经典题型(重难点)
题型 1:同一固体切割问题
1. 竖直均匀切:柱体不变,由得压强不变;
2. 水平切掉一部分:减小、减小,不变,压强变小。
题型 2:物体叠加问题:总压力,受力面积取下方物体接触面积,。
题型 3:互换放置(大小方块颠倒摆放):总重力不变,改变,压强随受力面积反比变化。
考点六 高频易错概念辨析
✘易错 1:压力大小一定等于物体重力;✔正解:只有水平面不受外力时,斜面上。
✘易错 2:受力面积等于物体总表面积;✔正解:只算相互接触的面积。
✘易错 3:适用于所有固体压强计算;✔正解:仅限水平面实心均匀柱体,不规则固体只能用。
✘易错 4:压力越大,压强一定越大;✔正解:压强由共同决定,同步变大压强不一定变大。
✘易错 5:底面积相同物体,重力越大压强一定越大;✔正解:必须放在同一水平面,等于重力才成立。
真●题●演●练●
一、单选题
1.如图所示,学习压强时,同学们将铅笔水平挤压在两手指间,发现按笔尖的手指较疼,在铅笔静止时,下列说法正确的是( )
A.两个手指受到的压力大小不同
B.两个手指受到的压强相同
C.两手指对铅笔的压力是一对平衡力
D.两手指对铅笔的压力是一对相互作用力
【答案】C
【解析】AB.铅笔处于静止状态,受到的两手指的压力是一对平衡力,大小相等,由图可知,右侧的受力面积小,根据可知,右侧指尖处受到压强较大,右侧指尖处更有疼痛感,则可知左侧指尖疼痛感较小是因为左侧指尖处受到压强较小,故AB错误;
CD.铅笔静止时,两手指对铅笔的压力大小相等、方向相反、在同一直线上、作用于同一物体上是一对平衡力,故C正确,D错误。
故选C。
2.下列事例中,目的是为了减小压强的是( )
A.载重汽车装有很多车轮 B.压路机的碾子质量很大
C.飞镖的箭头很尖 D.菜刀用过一段时间后,要磨一磨
【答案】A
【解析】A.载重汽车装有很多的车轮,增大了与地面的接触面积,增大了受力面积,可以减小压强,故A符合题意;
B.压路机的碾子质量很大,则受到的重力很大,对地面的压力很大,增大了压力,可以增大压强,故B不符合题意;
C.飞镖的箭头很尖,减小了受力面积,可以增大压强,故C不符合题意;
D.菜刀用过一段时间后,要磨一磨,减小了受力面积,可以增大压强,故D不符合题意。
故选A。
3.如图所示,在“探究影响压力作用效果的因素”的实验中,下列说法中正确的是( )
①甲、乙两图中,小桌对海绵压力的大小相等
②甲图中,小桌对海绵压力的作用效果比乙图中的明显
②甲、乙两图的对比,说明压力的作用效果跟压力的大小有关
④为了完成整个实验,可将乙图中的砝码取下,然后与甲图对比
A.只有②③④ B.只有①②④ C.只有①③④ D.只有①②
【答案】D
【解析】①甲、乙两次实验中,小桌对海绵压力等于小桌和砝码的总重力,总重力大小相等,小桌对海绵压力大小相等,故①正确;
②甲图中海绵形变的程度大,故小桌对海绵压力作用的效果比乙图中的明显,故②正确;
③甲、乙两次实验,压力大小相同,受力面积不同,说明压力作用的效果跟受力面积的大小有关,故③错误;
④为了完成整个实验,即研究压力作用的效果跟压力的大小有关,将乙图中的砝码取下来,两图中受力面积和压力大小都不相同,不能研究压力作用的效果跟压力的大小有关,故④错误;
故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
4.如图所示,两个正方体物块A、B叠放在水平桌面上。物块A重为,底面积为,物块B重为,底面积为。下列说法正确的是( )
A.A对B的压力就是A受到的重力
B.A对B的压强大小为
C.B对桌面的压强大小为
D.B对桌面的压强大小为
【答案】D
【解析】A.A对B的压力和A受到的重力,这两个力的施力物体和受力物体都不同,是两个不同的力,故A错误;
B.A对B的压强大小为
故B错误;
CD.B对桌面的压强大小为
故C错误,D正确。
故选D。
二、填空题
5.如图所示,公交车窗户旁都配有红色的破窗锤.破窗锤的锤头顶部尖,是为了在紧急情况下乘客敲击车窗时________(增大/减小)压强,更容易破窗.已知锤头顶部面积是,底部面积是,若破窗锤对车窗的敲击力是10N,则破窗锤对车窗的最大压强是________Pa。
【答案】 增大 5×106
【解析】[1]根据压强的计算公式可知,当压力一定时,受力面积越小,压强越大,所以破窗锤的锤头顶部尖,是为了增大压强。
[2]由题意可知,当用锤头顶部敲击车窗时产生的压强最大,此时受力面积,,由压强的计算公式可得
6.如图所示,为探究“影响压力作用效果的因素”,小明用质量可忽略的塑料瓶和海绵进行实验,测得瓶底面积为,瓶盖面积为,并将瓶子装满水,依次正放和倒放于海绵上。
(1)实验中压力的作用效果是通过海绵的___________来体现的,___________(选填“能”或“不能”)用木板代替海绵来完成实验。
(2)分析图中实验现象可得出初步结论:压力的作用效果与___________有关。
(3)要使瓶子倒放时对海绵的压强与正放时相同,需要从瓶子中倒出___________水。
【答案】(1)海绵的凹陷程度 不能;(2)受力面积;(3)480
【解析】(1)[1]由转换法可知,压力作用效果转换为海绵的凹陷程度,实验通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果。
[2]木板硬度大,受压时形变不明显,不能用木板代替海绵完成实验。
(2)瓶的质量不计,瓶子正放和倒放,海绵受到的压力相同,都等于水重力,受力面积不同,海绵凹陷程度不同,得出压力的作用效果与受力面积有关。
(3)瓶子倒放时对海绵的压强与正放时相同,根据
有
得瓶子倒放时水的体积为
则需要从瓶子中倒出的水为
7.如图甲所示,两个质地均匀的柱体A、B静止在水平地面上,其底面积之比3:1,高度之比2:1,且对地面压强大小相等,A、B两柱体的密度之比为______。若将 A柱体叠放在B上部正中心(图乙),B柱体上、下底面受到的压强之比为k1,若将B柱体叠放到A上部正中心,A柱体上、下底面受到的压强之比为,则:______。
【答案】 1:2 1:1
【解析】[1][2]放在水平面上的物体对水平面的压力大小等于其重力,柱体对水平面的压强
则,所以
A、B两柱体的重力之比
若将A柱体叠放在B上部正中心时,B上表面受到的压力大小等于A的重力,下表面受到的压力大小等于A、B的重力之和,由于B柱体上、下表面面积相等,根据压强公式可知,B柱体上、下表面受到的压强之比等于上、下表面受到压力比,即
若将B柱体叠放在A上部正中心时,A上表面受到的压力大小等于B的重力,受力面积为B的底面积;此时A下表面受到的压力大小等于A、B的重力之和,受力面积为A的底面积;则此时A柱体上、下底面受到的压强之比
则
8.如图甲所示,质量均匀分布的实心正方体放在水平地面上,对地面的压强为p0.现按图乙方式沿对角线将上半部分切除后,剩余部分对地面的压强p1______p0,若将剩余部分按图丙方式放置在地面上对地面的压强p2______p1;若该正方体按图丁方式沿ABCD面竖直将右边部分切除,则剩余部分对地面的压强p3______p1(以上几空都选填“>”、“=”或“<”)。
【答案】 < < >
【解析】[1]设正方体的重力为G,底面积为S,正方体对地面的压力的大小为G,对地面的压强
乙图沿角线切除后,剩余部分对地面的压力等于剩余部分的重力,大小为,受力面积不变,剩余部分对地面的压强
所以p1<p0。
[2]按图丙放置时,切下来的部分对地面的压力
图丙中受力面积,由可知
[3]图丁中,沿ABCD面竖直将右边部分切除,剩余的左边部分为均匀的柱形物体, 与图甲相比,其密度、高度均不变,则根据可知剩余部分对地面的压强与图甲中正方体对地面的压强相等,即, 则。
9.如图所示,A和B是密度为2.5×10³ kg/m³的材料制作的两块形状完全相同的实心长方体砖,分别侧放和平放在水平桌面上。B砖上放有质量忽略不计的薄壁圆柱形容器,容器中盛有部分酒精(ρ酒精 = 0.8×10³ kg/m³),容器底面积为B砖上表面积的四分之一、A砖的上表面和B砖的上表面到水平桌面的距离分别为20 cm和4 cm,将A砖沿竖直方向切去一半后剩余部分对水平桌面的压强为_________Pa;若切割后的A砖对水平桌面的压强为B砖对水平桌面的压强的四倍,则容器中酒精的深度为________cm。
【答案】
【解析】[1] 根据公式可知,将A砖沿竖直方向切去一半后,A砖对地面的压力变为原来的,受力面积也变为原来的,所以此时A对地面的压强为
[2] 若切割后的A砖对水平桌面的压强为B砖对水平桌面的压强的四倍,则B砖对水平桌面的压强为
代入数据得
三、实验题
10.研究“压力作用效果与哪些因素有关”时,小星同学利用木条、橡皮泥、包装带和钩码进行探究活动:
(1)如图所示,将橡皮泥做成长方体平放于木条上方,把包装带撕成相同宽度的两段,并将两段包装带绕过橡皮泥,且在包装带下方挂上数量不同的钩码,目的是研究压力的作用效果与______的关系;
(2)实验过程中,小星同学是通过观察______来比较压力作用效果的;
(3)小星同学想继续探究压力的作用效果与受力面积的关系,应进行的操作是:将橡皮泥恢复原状,把包装带撕成______宽度的两段,两包装带下方挂______数量的钩码(均选填“相同”或“不同”);
(4)小星研究完“压力作用效果与哪些因素有关”后,他发现A、B两个核桃放在一起捏比单独捏一个核桃更容易捏破,这是通过______的方法增大了压力作用效果。捏的时候还发现核桃A被捏破,B还完好。核桃A对B的压力作用效果与核桃B对A的压力作用效果一样吗?请你提出一个关于此现象的问题:______?
【答案】(1)压力大小;(2)橡皮泥凹陷的程度;(3)不同 相同;(4)减小受力面积 压力的作用效果和受压物体的坚硬程度有什么关系
【解析】(1)把包装带撕成相同宽度的两段,并将两段包装带绕过橡皮泥,说明受力面积相同,包装带下方挂上数量不同的钩码,则包装带对橡皮泥的压力大小不同,根据控制变量法可知目的是研究压力的作用效果与压力大小的关系。
(2)实验中是通过观察橡皮泥的凹陷程度来比较压力的作用效果的,这种研究方法叫转换法。
(3)[1][2] 将橡皮泥恢复原状,把包装带撕成宽度不同的两段,两包装带下方挂数量相同的钩码,这样就能控制压力相同,使得受力面积不同,从而探究压力的作用效果和受力面积的关系。
(4)[1] A、B两个核桃放在一起捏比单独捏一个核桃更容易捏破,这是因为两个核桃放一起时受力面积更小,在压力一定时,通过减小受力面积的方式增大了压力作用效果。
[2] 捏的时候还发现核桃A被捏破,B还完好。核桃A对B的压力作用效果与核桃B对A的压力作用效果不一样,而压力和受力面积相同,说明压力的作用效果还和受压物体的坚硬程度有关,因此问题是:压力的作用效果和受压物体的坚硬程度有什么关系?
四、计算题
11.小明用磅秤测出自己的质量为54.4kg,然后用方格纸测量出自己站立时一只鞋底和地面的接触面积(如图所示),小明已经数出一只鞋印所占的小方格数约为34格,且图中每个小方格的面积为。小明在水平地面上放了一块重力为96N的木板,当他双脚站立在木板上时,地面受到的压强为400Pa。g取10N/kg.求:
(1)小明对木板的压力F;
(2)小明对木板的压强p;
(3)木板与地面的接触面积。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】(1)小明受到的重力
小明对木板的压力
(2)两只鞋底和地面的接触面积
小明对木板的压强
(3)木板对地面的压力
木板与地面的接触面积
12.如图所示,为缓解城市交通拥堵,满足年轻人对个性出行的需求,某品牌发布“小蚂蚁”小型纯电车,这款车的质量为500kg,所有轮胎与地面总接触面积为1000cm2。
(1)当汽车静止在地面上时,汽车对水平地面的压力是多少?
(2)汽车静止在地面上时,汽车对水平地面的压强是多少?
(3)若汽车在水平公路上匀速行驶时受到的阻力是汽车重力的0.03倍,则汽车受到的牵引力是多少?
【答案】(1)5000N;(2)5×104Pa;(3)150N
【解析】(1)汽车的重力G=mg=500kg×10N/kg=5000N
当汽车静止在地面上时,汽车对水平地面的压力为F=G=5000N
(2)汽车对水平地面的压强
(3)因为汽车在水平公路上匀速行驶时受到的阻力是汽车重力的0.03倍,即
f=0.03G=0.03×5000N=150N
汽车在水平公路上匀速行驶时,汽车受到的牵引力与汽车受到的阻力是一对平衡力,大小相等,所以汽车受到的牵引力F牵=f=150N
五、综合题
13.在以“桥”为主题的研究中,不同研究小组展开了各自的研究。
A小组课题:空心桥墩承重能力与桥墩造型关系。
分别使用一张A4纸制成各种周长相同、形状不同的空心桥墩模型,然后向模型上逐本添加练习本,直至刚好压塌桥墩模型,并记录此时添加的练习本数量。
序号
横截面形状
练习本数量
1
10
2
13
3
16
4
20
5
(1)制作桥墩模型时,除了需要选用规格相同的A4纸外,还需要满足的条件是________;
(2)部分实验数据如上表,可得出的结论是________;推理可知表格中序号________的桥墩承重能力最好;
B小组课题:受力面构造对承重能力的影响。
用水笔在一块长方体形状的海绵侧面画上方格线后,将其架于两垫块上(图甲)。用力下压海绵正中间时,现象如图乙所示。
(3)用海绵块来研究受压后的情况,主要是利用了海绵块具有较好的________;
(4)上述研究结果对于桥面、阳台等受力面内部结构的设计具有重要意义。在建筑材料上,混凝土价廉且坚固耐压,但不耐拉,而钢筋耐压也耐拉,但价格成本远高于混粘土,通常在混凝土中埋放钢筋,使建筑物既牢固又能降低成本。请你在图丁所示楼板和阳台中的必要位置处安置钢筋(用笔画线表示钢筋,如图丙示例),以实现既牢固又降低成本的工程要求__________。
【答案】 厚度和材料都相同 材料、高度、周长等相同时,横截面的棱数越多,柱子的承重越大 横截面为圆形的柱子,其棱数可视为无数条,因此其承重最大 形变程度
【解析】(1)[1]根据控制变量法,探究不同形状的物体的承重能力时,必须控制其他因素相同,选用厚度和材料都相同的张纸是需要的。
(2)[2]1、2、3、4组实验,模型材料、高度、周长相同而横截面形状不同,且当横截面的棱数越多时,承重越大,因此可得结论为:材料、高度、周长等相同时,横截面的棱数越多,柱子的承重越大。
[3]柱子横截面周长一定时,随棱数增加柱子的承重增大,横截面为圆形的柱子,其棱数可视为无数条,因此其承重最大。
(3)[4]海绵易发生形变,因此用海绵块来研究受压后的情况。
(4)[5]阳台承受压力时向下弯曲,其上表面的拉伸形变比下表面的大,故阳台上的钢筋应靠近上表面,而房间内楼板受到重压时,向下凸起,其下表面的拉伸形变比上表面的大,故钢筋应靠近楼板的下表面,如图所示:
14.当前,市场上出现了一种如图 1 所示 L 型防汛挡水板,侧视图如图 2 所示;L 型挡水板可以非常有效抵御洪水的袭击,如果尺寸设计合理,即使洪水达到了挡板的顶部,挡板依然非常稳固,不会滑动,也不会翻转。挡水板巧妙地利用地面对挡水板的摩擦力抵御洪水对挡水板竖直部分的水平推力,防止挡水板的滑动。
(1)挡水板底部设置有橡胶垫,其作用是______;洪水袭击挡水板时,挡水板不滑动的原因是洪水对挡水板的水平冲击力______(选填“大于”、“等于”或“小于”)地面给挡水板的摩擦力,随着水位上升, 挡水板对地面的压力将逐渐______;
(2)在忽略挡水板自身重力的条件下,设挡水板的底部宽度为L,侧边高度为H,纵向长度为 S,挡水板与水平地面之间的滑动摩擦力与挡水板对地面的压力成正比,即,设水的密度为 ρ,求洪水达到竖直挡水板顶部时,挡水板与地面滑动时所受的摩擦力?( )(用题中所给字母表示)
(3)洪水达到竖直挡水板顶部时,洪水对侧板的平均压强为,为了防止挡水板在地面上滑动,洪水对侧板施加的水平压力与地面给挡水板的滑动摩擦力要需满足,若μ= 0.71,求挡水板在水平方向不滑动时 H、L 满足的条件?( )
【答案】 增大摩擦力 等于 增大 f滑=μρgHSL H≤1.42L
【解析】(1)[1][2][3]挡水板底部设置有橡胶垫,目的是增大接触面的粗糙程度从而增大滑动摩擦力的大小;因为挡水板不滑动,所以挡水板处于平衡状态,根据二力平衡的条件可知,挡水板水平方向上受到的洪水的水平冲击力等于地面给挡水板的摩擦力;随着水位上升,根据F=pS=ρghS
可得挡水板对地面的压力将逐渐增大。
(2)[4]当洪水达到竖直挡水板顶部时,水对挡水板底部的压强p=ρgH,水对挡水板底部的压力为F压=pS面积=pSL=ρgHSL
则挡水板与地面滑动时所受的摩擦力f滑=μF压=μρgHSL
(3)[5]洪水达到竖直挡水板顶部时,洪水对侧板的平均压力为
挡水板与地面滑动时所受的摩擦力F滑= μρgHSL,带入F侧≤f滑可得
解得H≤1.42L
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专题08 固体压强计算与变化问题
目●标●导●航
专题名称
对应教材章节
核心考点内容
固体压强计算与变化问题
苏科八下9.1 压强
压力辨析、受力面积判断;压强公式基础计算;柱形固体压强推导与应用;切割、叠加类压强变化分析;期末选择、填空、计算高频考题
核●心●考●点●清●单
考点一 压力基础辨析
1. 压力定义:垂直作用在物体表面上的力叫作压力,符号,压力方向垂直于接触面指向受压物体。
☑易错区分:压力≠重力,只有水平放置、无其他外力时,;斜面、竖直墙面压力大小与重力无关。
2. 受力面积:指两个物体相互接触的实际面积,单位统一换算;小物体放大地板,取小物体底面积。
考点二 影响压力作用效果实验(期末实验考点)
1. 实验方法:控制变量法,通过海绵凹陷程度反映压力的作用效果(转换法)。
①不变,增大压力→凹陷更深,压强变大;
②不变,减小受力面积→凹陷更深,压强变大。
2. 实验结论:压力作用效果与压力大小、受力面积有关。
考点三 压强公式与规范计算
1. 通用压强公式
:压强();:压力();:受力面积()
变形:。
☑单位换算:(计算高频失分点)。
2. 均匀实心柱体专用推导公式(长方体、正方体、圆柱体)
适用条件:竖直放在水平面、实心均匀柱体,为物体自身高度。
考点四 增大、减小压强生活应用
1. 增大压强:增大压力、减小受力面积 实例:刀刃磨薄、钉子尖、啄木鸟尖嘴。
2. 减小压强:减小压力、增大受力面积 实例:坦克履带、书包宽背带、铁轨铺枕木。
考点五 固体压强变化三大经典题型(重难点)
题型 1:同一固体切割问题
1. 竖直均匀切:柱体不变,由得压强不变;
2. 水平切掉一部分:减小、减小,不变,压强变小。
题型 2:物体叠加问题:总压力,受力面积取下方物体接触面积,。
题型 3:互换放置(大小方块颠倒摆放):总重力不变,改变,压强随受力面积反比变化。
考点六 高频易错概念辨析
✘易错 1:压力大小一定等于物体重力;✔正解:只有水平面不受外力时,斜面上。
✘易错 2:受力面积等于物体总表面积;✔正解:只算相互接触的面积。
✘易错 3:适用于所有固体压强计算;✔正解:仅限水平面实心均匀柱体,不规则固体只能用。
✘易错 4:压力越大,压强一定越大;✔正解:压强由共同决定,同步变大压强不一定变大。
✘易错 5:底面积相同物体,重力越大压强一定越大;✔正解:必须放在同一水平面,等于重力才成立。
真●题●演●练●
一、单选题
1.如图所示,学习压强时,同学们将铅笔水平挤压在两手指间,发现按笔尖的手指较疼,在铅笔静止时,下列说法正确的是( )
A.两个手指受到的压力大小不同
B.两个手指受到的压强相同
C.两手指对铅笔的压力是一对平衡力
D.两手指对铅笔的压力是一对相互作用力
2.下列事例中,目的是为了减小压强的是( )
A.载重汽车装有很多车轮 B.压路机的碾子质量很大
C.飞镖的箭头很尖 D.菜刀用过一段时间后,要磨一磨
3.如图所示,在“探究影响压力作用效果的因素”的实验中,下列说法中正确的是( )
①甲、乙两图中,小桌对海绵压力的大小相等
②甲图中,小桌对海绵压力的作用效果比乙图中的明显
②甲、乙两图的对比,说明压力的作用效果跟压力的大小有关
④为了完成整个实验,可将乙图中的砝码取下,然后与甲图对比
A.只有②③④ B.只有①②④ C.只有①③④ D.只有①②
4.如图所示,两个正方体物块A、B叠放在水平桌面上。物块A重为,底面积为,物块B重为,底面积为。下列说法正确的是( )
A.A对B的压力就是A受到的重力
B.A对B的压强大小为
C.B对桌面的压强大小为
D.B对桌面的压强大小为
二、填空题
5.如图所示,公交车窗户旁都配有红色的破窗锤.破窗锤的锤头顶部尖,是为了在紧急情况下乘客敲击车窗时________(增大/减小)压强,更容易破窗.已知锤头顶部面积是,底部面积是,若破窗锤对车窗的敲击力是10N,则破窗锤对车窗的最大压强是________Pa。
6.如图所示,为探究“影响压力作用效果的因素”,小明用质量可忽略的塑料瓶和海绵进行实验,测得瓶底面积为,瓶盖面积为,并将瓶子装满水,依次正放和倒放于海绵上。
(1)实验中压力的作用效果是通过海绵的___________来体现的,___________(选填“能”或“不能”)用木板代替海绵来完成实验。
(2)分析图中实验现象可得出初步结论:压力的作用效果与___________有关。
(3)要使瓶子倒放时对海绵的压强与正放时相同,需要从瓶子中倒出___________水。
7.如图甲所示,两个质地均匀的柱体A、B静止在水平地面上,其底面积之比3:1,高度之比2:1,且对地面压强大小相等,A、B两柱体的密度之比为______。若将 A柱体叠放在B上部正中心(图乙),B柱体上、下底面受到的压强之比为k1,若将B柱体叠放到A上部正中心,A柱体上、下底面受到的压强之比为,则:______。
8.如图甲所示,质量均匀分布的实心正方体放在水平地面上,对地面的压强为p0.现按图乙方式沿对角线将上半部分切除后,剩余部分对地面的压强p1______p0,若将剩余部分按图丙方式放置在地面上对地面的压强p2______p1;若该正方体按图丁方式沿ABCD面竖直将右边部分切除,则剩余部分对地面的压强p3______p1(以上几空都选填“>”、“=”或“<”)。
9.如图所示,A和B是密度为2.5×10³ kg/m³的材料制作的两块形状完全相同的实心长方体砖,分别侧放和平放在水平桌面上。B砖上放有质量忽略不计的薄壁圆柱形容器,容器中盛有部分酒精(ρ酒精 = 0.8×10³ kg/m³),容器底面积为B砖上表面积的四分之一、A砖的上表面和B砖的上表面到水平桌面的距离分别为20 cm和4 cm,将A砖沿竖直方向切去一半后剩余部分对水平桌面的压强为_________Pa;若切割后的A砖对水平桌面的压强为B砖对水平桌面的压强的四倍,则容器中酒精的深度为________cm。
三、实验题
10.研究“压力作用效果与哪些因素有关”时,小星同学利用木条、橡皮泥、包装带和钩码进行探究活动:
(1)如图所示,将橡皮泥做成长方体平放于木条上方,把包装带撕成相同宽度的两段,并将两段包装带绕过橡皮泥,且在包装带下方挂上数量不同的钩码,目的是研究压力的作用效果与______的关系;
(2)实验过程中,小星同学是通过观察______来比较压力作用效果的;
(3)小星同学想继续探究压力的作用效果与受力面积的关系,应进行的操作是:将橡皮泥恢复原状,把包装带撕成______宽度的两段,两包装带下方挂______数量的钩码(均选填“相同”或“不同”);
(4)小星研究完“压力作用效果与哪些因素有关”后,他发现A、B两个核桃放在一起捏比单独捏一个核桃更容易捏破,这是通过______的方法增大了压力作用效果。捏的时候还发现核桃A被捏破,B还完好。核桃A对B的压力作用效果与核桃B对A的压力作用效果一样吗?请你提出一个关于此现象的问题:______?
四、计算题
11.小明用磅秤测出自己的质量为54.4kg,然后用方格纸测量出自己站立时一只鞋底和地面的接触面积(如图所示),小明已经数出一只鞋印所占的小方格数约为34格,且图中每个小方格的面积为。小明在水平地面上放了一块重力为96N的木板,当他双脚站立在木板上时,地面受到的压强为400Pa。g取10N/kg.求:
(1)小明对木板的压力F;
(2)小明对木板的压强p;
(3)木板与地面的接触面积。
12.如图所示,为缓解城市交通拥堵,满足年轻人对个性出行的需求,某品牌发布“小蚂蚁”小型纯电车,这款车的质量为500kg,所有轮胎与地面总接触面积为1000cm2。
(1)当汽车静止在地面上时,汽车对水平地面的压力是多少?
(2)汽车静止在地面上时,汽车对水平地面的压强是多少?
(3)若汽车在水平公路上匀速行驶时受到的阻力是汽车重力的0.03倍,则汽车受到的牵引力是多少?
五、综合题
13.在以“桥”为主题的研究中,不同研究小组展开了各自的研究。
A小组课题:空心桥墩承重能力与桥墩造型关系。
分别使用一张A4纸制成各种周长相同、形状不同的空心桥墩模型,然后向模型上逐本添加练习本,直至刚好压塌桥墩模型,并记录此时添加的练习本数量。
序号
横截面形状
练习本数量
1
10
2
13
3
16
4
20
5
(1)制作桥墩模型时,除了需要选用规格相同的A4纸外,还需要满足的条件是________;
(2)部分实验数据如上表,可得出的结论是________;推理可知表格中序号________的桥墩承重能力最好;
B小组课题:受力面构造对承重能力的影响。
用水笔在一块长方体形状的海绵侧面画上方格线后,将其架于两垫块上(图甲)。用力下压海绵正中间时,现象如图乙所示。
(3)用海绵块来研究受压后的情况,主要是利用了海绵块具有较好的________;
(4)上述研究结果对于桥面、阳台等受力面内部结构的设计具有重要意义。在建筑材料上,混凝土价廉且坚固耐压,但不耐拉,而钢筋耐压也耐拉,但价格成本远高于混粘土,通常在混凝土中埋放钢筋,使建筑物既牢固又能降低成本。请你在图丁所示楼板和阳台中的必要位置处安置钢筋(用笔画线表示钢筋,如图丙示例),以实现既牢固又降低成本的工程要求__________。
14.当前,市场上出现了一种如图 1 所示 L 型防汛挡水板,侧视图如图 2 所示;L 型挡水板可以非常有效抵御洪水的袭击,如果尺寸设计合理,即使洪水达到了挡板的顶部,挡板依然非常稳固,不会滑动,也不会翻转。挡水板巧妙地利用地面对挡水板的摩擦力抵御洪水对挡水板竖直部分的水平推力,防止挡水板的滑动。
(1)挡水板底部设置有橡胶垫,其作用是______;洪水袭击挡水板时,挡水板不滑动的原因是洪水对挡水板的水平冲击力______(选填“大于”、“等于”或“小于”)地面给挡水板的摩擦力,随着水位上升, 挡水板对地面的压力将逐渐______;
(2)在忽略挡水板自身重力的条件下,设挡水板的底部宽度为L,侧边高度为H,纵向长度为 S,挡水板与水平地面之间的滑动摩擦力与挡水板对地面的压力成正比,即,设水的密度为 ρ,求洪水达到竖直挡水板顶部时,挡水板与地面滑动时所受的摩擦力?( )(用题中所给字母表示)
(3)洪水达到竖直挡水板顶部时,洪水对侧板的平均压强为,为了防止挡水板在地面上滑动,洪水对侧板施加的水平压力与地面给挡水板的滑动摩擦力要需满足,若μ= 0.71,求挡水板在水平方向不滑动时 H、L 满足的条件?( )
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