【核心素养】专题提优特训8 压强的相关计算(含解析)

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【核心素养】专题提优特训8 压强的相关计算(含解析)

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【核心素养】浙教版(2024版)八年级科学上册·分层练习
专题提优特训8 压强的相关计算
01 柱状固体的压强
1.如图所示,有三个实心圆柱体甲、乙、丙,放在水平地面上,其中甲、乙高度相同,乙、丙的底面积相同,三者对地面的压强相等,下列判断正确的是(  )
A.ρ甲=ρ乙>ρ丙 B.ρ甲=ρ乙=ρ丙
C.m甲= m乙=m丙 D.m甲>m乙=m丙
第1题图 第2题图 第3题图
2.由同种材料做成的三个高度相等但底面积不同的实心圆柱体A、B和C,竖直放置在水平桌面上,如图所示,它们对桌面的压强分别为pA、pB和pC,那么(  )
A.pA=pB=pC B.pA<pB<pC
C.pA>pB>pC D.条件不足,无法判定
3.如图所示,三个等高的不同形状均匀实心铁制物体放在水平地面上(甲为圆柱,乙为圆锥,丙为长方体),它们的底面积S甲=S乙<S丙.关于它们对地面压强的大小说法正确的是(  )
A.甲压强大于乙压强 B.乙压强大于丙压强
C.甲压强大于丙压强 D.甲乙丙压强都一样
4.高度、材料相同的实心长方体A和B放在水平桌面上,它们的大小如图所示.它们对桌面的压力分别为FA、FB,压强分别为pA、pB。关于它们的大小关系,正确的是(  )
A.FA<FB pA=pB B.FA>FB pA=pB
C.FA>FB pA>pB D.FA=FB pA<pB
第4题图 第5题图 第6题图
5.如图所示,放在水平地面上的两个实心长方体A、B,已知体积VA<VB,高度hA<hB,与地面的接触面积SA>SB,对地面的压强pA=pB。下列判断正确的是(  )
A.A的密度一定大于B的密度 B.A的密度可能小于B的密度
C.A的质量一定小于B的质量 D.A的质量可能等于B的质量
6.如图为同种材料制成的实心圆柱体A和B放在水平地面上,它们的高度之比为2:1,底面积之比为1:2,则它们的质量之比mA:mB和对地面的压强之比pA:pB分别为(  )
A.mA:mB=2:1,pA:pB=2:1 B.mA:mB=1:1,pA:pB=1:1
C.mA:mB=1:1,pA:pB=2:1 D.mA:mB=2:1,pA:pB=1:1
7.如图1所示,a、b两种不同物质质量和体积的关系图象,由图象可知,同种物质的质量与体积成     ,a、b两种物质密度之比为     。如图2所示,如果用质量相等的上述两种物质分别制成甲、乙两个底面积不同、高度相同的实心圆柱体,并将它们放置在水平地面上,则甲、乙两圆柱体对水平地面的压强之比为     。
第7题图 第8题图
8.如图所示的三个高度相同的实心铁块放在水平桌面上。已知正方体铁块A最重,圆柱体铁块C的底面积最小,哪个铁块对桌面的压强最大?同学们提出了以下三种猜想:
猜想一:正方体铁块A最重,所以它对桌面的压强最大;
猜想二:圆柱体铁块C的底面积最小,所以它对桌面的压强最大;
猜想三:三个铁块的高度相同,所以它们对桌面的压强相等。
(1)已知铁的密度为ρ,长方体铁块的高度为h,底面积为S.请以如图所示中长方体铁块B为研究对象,推导出它对桌面的压强大小的表达式:p=    。
(2)根据推导出的表达式,分析判断上述哪一个猜想是正确的:由上面压强的表达式可知,柱状铁块对桌面的压强与    有关,所以猜想    正确。
(3)请用简易器材,设计一个能粗略验证上述正确猜想的实验方案    。
02 叠放问题
9.如图所示,一个均匀的长条木块,放在水平桌面上。若沿虚线切去一半,将其放在另一半的上边,此时桌面受到的压强是原来的(  )
A.1倍 B.2倍 C. D.
第9题图 第10题图
10.如图所示,每块砖的质量相等,长、宽、高分别是40cm、20cm、10cm,以三种方式摆放在水平地面上。比较地面受到的压强p甲、p乙、p丙的大小,正确的是(  )
A.p甲>p乙>p丙 B.p乙>p甲>p丙
C.p甲<p乙<p丙 D.p乙>p丙>p甲
11.如图所示,均匀正方体甲、乙置于水平地面上(甲的边长小于乙的边长),小物块丙置于正方体乙上表面的中央,此时甲对地面的压强等于乙对地面的压强。现将丙从乙的上表面移至甲的上表面,若甲、乙对地面压力的变化量分别为ΔF甲、ΔF乙,对地面压强的变化量分别为Δp甲、Δp乙.则(  )
A.ΔF甲=ΔF乙,Δp甲>Δp乙 B.ΔF甲=ΔF乙,Δp甲<Δp乙
C.ΔF甲>ΔF乙,Δp甲>Δp乙 D.ΔF甲>ΔF乙,Δp甲<Δp乙
第11题图 第12题图 第13题图
12.叠罗汉是一种体育娱乐项目,如图,三个体重、体型相同的人叠成两层静态造型。每个人体重均为G,每只鞋的鞋底面积均为S,则图中箭头所指的那只脚对水平地面的压强为(  )
A. B. C. D.
13.如图所示,三块完全相同的砖a、b、c叠放在水平地面上,砖的密度为ρ,平放时长、宽、高(厚)之比为4:2:1,设a、b间的压力为Fa,压强为Pa,b、c间的压力为Fb,压强为Pb,c与地面间的压力为Fc,压强为Pc,下列说法中正确的是(  )
A.Fa=Fb=Fc Pa=Pb=Pc B.Fa<Fb<Fc Pa=Pb>Pc
C.Fa<Fb<Fc Pa>Pb=Pc D.Fa<Fb<Fc Pa<Pb<Pc
14.如图所示,正方体物块A的质量与正方体物块B的质量之比为3:1,底面积之比为2:1,那么物块A对物块B的压强pA与物块B对桌面的压强pB之比pA:pB=    ,那么物块A对物块B的压力FA与物块B对桌面的压力FB之比FA:FB=    。
第14题图 第15题图
15.长方体物块甲、乙置于水平地面上,甲、乙与地面的接触面积分别为S、S′(S<S′),对地面的压强相等,如图1,则甲、乙两物体的重力关系是G甲   G乙(选填“大于”、“小于”或“等于”),若将两物体先后叠放到对方的上表面,如图2所示,此时甲对地面的压强   (选填“大于”、“小于”或“等于”)乙对地面的压强。
03 切割问题
[方法总结](1)横切:F变小,S不变,p变小。①若切去等质量或等体积,一般用p=判断;②若切去等高度或切后高度相等,一般用p=pgh分析。
(2)竖切:p、h不变,用p=pgh进行分析,p不变。
16.如图所示,A、B两密度均匀的实心正方体放在水平地面上,对地面的压强分别为pA和pB,且pA>pB,若在两正方体上方沿水平方向切去相同的厚度,则剩下部分对水平地面的压强为pA'和pB',则(  )
A.pA'>pB' B.pA'<pB'
C.pA'=pB' D.以上都有可能
17.如图,质量分布均匀的长方体重物A、B,密度分别为ρA和ρB,底面积分别为SA和SB,且SA>SB,将它们放在水平面上,它们对地面的压强相等。现水平割去上半部分(如图中虚线所示),剩余部分对地面的压强分别为pA和pB,对地面的压力分别为FA和FB,下列物理量大小比较的关系正确的是(  )
A.FA<FB B.pA=pB
C.ρA<ρB D.切割前后 A、B 对地面的压强均不变
18.如图所示,小晨将甲、乙两个实心均匀正方体分别放在水平地面上,测得它们对地面的压强相等,则甲、乙两正方体的密度ρ甲    ρ乙(选填“>”、“<”或“=”)。接着小晨将两个正方体沿图示的方向截去一部分,都拿走右半部分,则甲、乙剩余部分对水平地面的压强p甲    p乙。(选填“>”、“<”或“=”)
第18题图 第19题图
19.棱长为10cm、质量为2kg的正方体放在水平桌面上,则正方体对水平桌面的压强是   Pa。若沿如图甲所示的虚线去掉一半,则剩余部分对桌面的压强是   Pa;若沿如图乙所示的虚线去掉一半,则剩余部分对桌面的压强是   Pa。
20.如图,实心均匀正方体甲、乙放置在水平地面上,它们的重力G均为90牛,甲的边长a为0.3米,乙的边长b为0.2米。求:
①正方体甲对地面的压强p甲;
②若沿水平方向将甲、乙截去相同的厚度Δh后,它们剩余部分对地面的压强p甲′和p乙′相等,请计算截去的厚度Δh。
04 液体压强
21.关于公式p=和p=ρgh的适用范围:
①p=只适用于柱形液体压强求解。
②p=适用于固体和液体的压强求解,p=ρgh只适用于液体。
③关于液体压强求解,p=与p=ρgh均适用,但由于ρ和h容易直接测得,通常用p=ρgh求解。
以上三种说法中正确的是(  )
A.①、③ B.③ C.①、②、③ D.②
22.匀速地向某容器内注满水,容器底所受水的压强与注水时间的关系如图,该容器可能是(  )
A.锥形瓶 B.烧杯
C.量杯 D.量筒
23.如图所示,三个底面积不同的圆柱形容器内分别盛有A、B、C三种液体,它们对容器底部的压强相等,则三种液体密度的大小关系正确的是(  )
A.ρA>ρB>ρC B.ρA=ρB=ρC C.ρA<ρB<ρC D.ρA=ρB>ρC
第23题图 第24题图 第25题图
24.如图所示,将一长方体从水中匀速提起直至下表面刚好离开水面。此过程中,容器底受到水的压强p随时间t变化,大致如下列图像中的(  )
A. B.. C. D.
25.如图所示,装满水的密闭容器置于水平桌面上,上下底面积之比为1:2,此时水对容器底的压力为F,压强为p;当容器倒置在水平桌面时,水对容器底部的压力和压强分别为(  )
A.F;2p B.F;p C.0.5F;p D.0.5F;2p
26.甲、乙两个相同的容器分别装有质量相等的酒精和水,设容器底部受到水和酒精的压强分别为p甲和p乙,容器底部受到水和酒精的压力分别为F甲和F乙,则下列选项中正确的是(  )
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
第26题图 第27题图
27.如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深度相同、质量相等的不同液体。下列说法正确的是(  )
①液体的密度:ρ甲=ρ乙 ②液体对容器底部的压强:p甲>p乙
③液体对容器底部的压力:F甲=F乙 ④容器对桌面的压力:F'甲=F′乙
A.只有①和② B.只有①和③ C.只有②和③ D.只有②和④
28.某居民楼水塔液面与各楼层水龙头的竖直距离如图,若ρ水=1.0×103 kg/m3,g=10N/kg,水龙头关闭时,c处所受水的压强为(  )
A.3.0×104Pa
B.9.0×104Pa
C.1.0×105Pa
D.1.3×105Pa
29.如图所示,底面积和自身重力相同的两个容器甲和乙中分别装入等体积的两种不同液体,放在水平桌面上,液体内距离容器底高度相同的A、B两点的压强相同,则两种液体对容器底的压强关系p甲    p乙,两个容器对水平桌面的压力F甲    F乙。(均选填“>”“<”或“=”)
30.如图所示,水平桌面上放着底面积相等、质量相同的甲、乙两容器,分别装有体积不同的同种液体且深度相同,两容器底部对桌面的压力分别是F甲、F乙,两容器底部所受液体压强分别用p甲、p乙表示,两容器底部所受液体的压力分别是F'甲、F'乙。请回答下列问题:
(1)两容器底部对桌面的压力F甲    F乙(选填“<”、“>”或“=”);
(2)两容器底部所受液体的压强p甲    p乙(选填“<”、“>”或“=”);
(3)两容器底部所受液体的压力F'甲    F'乙(选填“<”、“>”或“=”)。
31.如图所示,在质量为1kg的容器内装有5kg的水,容器底面积为100cm2,容器放在水平桌面上,桌面面积为0.9m2(g取10N/kg)。求:
(1)水对A点的压强。
(2)容器对桌面的压强。
(3)水对容器底部的压力。
05 压强应用计算
32.C919是我国自主研发的一种大型客机,已完成商业首航。假设某架飞机总质量为8×104kg,静止在水平跑道上时,其轮胎与地面接触的总面积约为1m2,g取10N/kg。求该飞机:
(1)受到的重力。
(2)静止时对水平跑道的压强。
33.一只重2N,底面积为0.02m2的平底薄壁茶壶放在面积为0.8m2的水平桌面中央,茶壶内所盛的水重12N,茶壶高为15cm,茶壶中水深为12cm。求:
①茶壶底受到水的压强;
②茶壶底受到水的压力;
③盛水茶壶对桌面的压强。
34.小华同学用图所示的水桶提了质量为15kg的水,已知桶自身质量为1kg,桶中水深为0.3m,提水时,手的受力面积为1×10﹣3m2.g=10N/kg求:
(1)水对桶底的压强。
(2)人提水时的拉力。
(3)人手受到的压强。
35.一辆质量为6t的四轮载货汽车,在平直的公路上以90km/h的速度匀速行驶30min,汽车受到的阻力为车重的0.06倍,每个轮子的接地面积为75cm2。求:
(1)汽车所受重力;
(2)汽车所受牵引力;
(3)汽车静止时对地面的压强。
36.随着科技的发展,智能机器人不断出现在宾馆、医院、车站等公共场所。被誉为抗疫“智”先锋的医用消毒机器人,可在无人环境下自主导航,利用闪蒸技术360°无死角消毒,在抗击“新冠肺炎”中发挥着重要作用。某品牌消毒机器人部分参数如表所示:
××牌消毒机器人
项目 参数
机身自重(千克) 80
运行速度(米/秒) 1.1
(1)该机器人以运行速度匀速行驶10分钟,行驶的路程有多少米?
(2)若该机器人装载6千克消毒液并静止在水平地面上,与地面接触的总面积为0.008米2,此时该机器人对地面的压强有多大?
37.如图所示,盛有水的薄壁玻璃杯静止在水平桌面上。杯子重1N,高9cm,底面积30cm2;杯内水重2N,水深6cm,水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)桌面受到的压力为多少?
(2)桌面受到的压强为多少?
(3)杯底受到的压力为多少?
38.一辆洒水车,空车质量6t,所装水的质量为5000kg,车轮与地面的总接触面积为0.55m2,在水平路面前进的过程中,受到的阻力是车总重力的0.05倍。(忽略燃油质量,g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)所装水受到的重力;
(2)装满水的洒水车静止在水平路面时,洒水车对地面的压强;
(3)装满水时,匀速行驶的洒水车所受牵引力。
39.某型号载重卡车的技术参数如下表所示,它匀速行驶时所受的摩擦力是其总重力的0.2倍,g取10N/kg。
卡车空载质量 最大载货量 轮胎个数 行驶时每个轮胎与地面的接触面积 行驶时的最大速度
2.2×104kg 5×104kg 12 5dm2 90km/h
(1)该卡车空载时,所受的重力是多少?
(2)该卡车空载,在水平路面上匀速直线行驶时所受的牵引力是多少?
(3)已知某高架桥能承受的最大压强为1×106Pa,该卡车满载时是否会对水平桥面造成损坏?
40.如图所示,铁桶的重力为20N,桶的底面积为100cm2,往桶里倒入2.5kg的水,水的深度为15cm,平放在面积为1m2的水平台面上。求:
(1)水对桶底的压强。
(2)水对桶底的压力。
(3)桶对水平台面的压强。
41.杭州亚运会田径铁饼赛场上,几只萌萌的机器狗很是吸引眼球,他们来来回回运送铁饼,四个小腿忙个不停,这是世界上首次在体育赛事中运用机器狗来运送铁饼。机器狗自身质量为18kg,背上有个卡槽,能够承受2kg的铁饼(如图),铁饼掷出后,机器狗跑到工作人员处由工作人员把铁饼放置在卡槽上,随后操控机器狗将铁饼运送至起点处。完成任务后,机器狗“趴”在场边继续等待指令。已知机器狗脚与地面的总接触面积为200cm2,以4m/s的速度匀速直线运送铁饼,用时10s,假设机器狗背着铁饼在前进过程中驱动力为其总重的0.2倍,求:
(1)假设机器狗背着铁饼匀速前进,此时受到的摩擦力为多少N?
(2)机器狗背着铁饼站立在水平地面上静止时,对地面的压强是多大?
42.冰面能够承受的压强为1.2×104Pa,质量为60kg的人,每只鞋底与冰面的接触面积为200cm2。(g取10N/kg)
(1)当他双脚站立在水平冰面上静止时,求他对冰面的压力;
(2)通过计算说明他是否能安全地站在冰面上;
(3)若他站在一块质量可以忽略不计的木板上,而不会把冰面压裂,求木板的最小面积。
43.美丽乡村建设道路加宽工程完成后,检测部门在新修路面适当位置钻取了4个圆柱形样本进行质量检测(每个样本底面积100cm2、高25cm)。除了水泥标号、砂石比例等指标都合格外,还要求混凝土的密度标准不得小于2.6×103kg/m3。质量检测员将取回的所有样本称得总质量为30kg。求:
(1)所取样本的总重力是多少?
(2)通过样本分析,浇筑的混凝土对地面的压强是多少?
(3)计算分析该项工程混凝土密度标准是否合格?
44.货车超载运输会严重破坏公路、桥梁等公共设施,缩短其使用寿命,增加其维护成本,甚至会给公路、桥梁结构带来灾难性的破坏,所以国家规定载货车辆对地面的压强不能大于7×105Pa。一辆在水平路面上行驶的货车,车与货物总质量是1.3×104kg,车轮与地面接触总面积是0.13m2。(g取10N/kg)求:
(1)货车对路面的压力是多少?
(2)货车对路面的压强是多少?按照国家制定的标准,这辆货车是否超载?
(3)若要货车对路面的压强符合国家制定的标准,至少需要从这辆货车上卸下多少千克的货物?
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【核心素养】浙教版(2024版)八年级科学上册·分层练习
专题提优特训8 压强的相关计算
01 柱状固体的压强
1.如图所示,有三个实心圆柱体甲、乙、丙,放在水平地面上,其中甲、乙高度相同,乙、丙的底面积相同,三者对地面的压强相等,下列判断正确的是(  )
A.ρ甲=ρ乙>ρ丙 B.ρ甲=ρ乙=ρ丙
C.m甲= m乙=m丙 D.m甲>m乙=m丙
【答案】A
【分析】(1)甲、乙、丙都是实心圆柱体,对水平地面的压强pρgh;
知道甲、乙、丙高度关系,三者对地面的压强相等,利用p=ρgh比较甲、乙、丙的密度大小关系;
(2)知道甲、乙的底面积大小关系,可得体积关系,知道密度关系,可求质量关系;知道乙、丙的底面积大小关系,对地面的压强相等,利p可得乙、丙的质量关系,进而得出三圆柱体的质量关系。
【解答】解:(1)因为甲、乙、丙都是实心圆柱体,
对水平地面的压强pρgh;
由图知,甲、乙、丙的高度h甲=h乙<h丙,且三者对地面的压强相等,
由p=ρgh可知,三圆柱体的密度关系为:ρ甲=ρ乙>ρ丙;故A正确,B错误;
(2)由图知,甲、乙的底面积关系为:S甲<S乙,高度关系为:h甲=h乙,
由V=Sh可知,甲、乙的体积关系为:V甲<V乙,
因为ρ甲=ρ乙,由m=ρV可知,甲、乙圆柱体的质量关系为:m甲<m乙;
已知乙、丙的底面积关系为:S乙=S丙,它们对地面的压强相等,
由p可知,乙、丙圆柱体的质量关系:m乙=m丙,
综上可知,三圆柱体的质量关系为:m甲<m乙=m丙,故CD错。
故选:A。
【点评】本题考查了密度公式、压强公式的应用,本题关键是知道:圆柱体物体对水平地面的压强pρgh。
2.由同种材料做成的三个高度相等但底面积不同的实心圆柱体A、B和C,竖直放置在水平桌面上,如图所示,它们对桌面的压强分别为pA、pB和pC,那么(  )
A.pA=pB=pC B.pA<pB<pC
C.pA>pB>pC D.条件不足,无法判定
【答案】A
【分析】它们的高度相同,材料不同的实心圆柱体,它们对地面的压强pρgh,由此结合密度关系判断分析。
【解答】解:因为三个圆柱体的密度关系是ρA=ρB=ρC,高度相同,根据pρgh可知圆柱体对水平桌面的压强大小关系是pA=pB=pC。
故选:A。
【点评】注意特殊形状的物体应用特殊计算公式,这样会事半功倍。
3.如图所示,三个等高的不同形状均匀实心铁制物体放在水平地面上(甲为圆柱,乙为圆锥,丙为长方体),它们的底面积S甲=S乙<S丙.关于它们对地面压强的大小说法正确的是(  )
A.甲压强大于乙压强 B.乙压强大于丙压强
C.甲压强大于丙压强 D.甲乙丙压强都一样
【答案】A
【分析】水平面上物体的压力和自身的重力相等,根据pρgh比较圆柱体甲和长方体丙对地面的压强关系;圆柱体甲和圆锥乙的高度和底面积相同,则圆柱体甲的体积大于圆锥乙的体积,根据p比较圆柱体甲、乙对地面的压强关系,然后得出答案。
【解答】解:因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,圆柱体甲和长方体丙对地面的压强:
pρgh,
由题知,甲、丙的密度相同且等高,则圆柱体甲和长方体丙对地面的压强相等,即p甲=p丙,
因圆柱体甲和圆锥乙的高度相同,且S甲=S乙,
所以,由数学知识可知圆柱体甲的体积大于圆锥乙的体积,由m=ρV可知,圆柱体甲的质量大于圆锥乙的质量,
由p可知,圆柱体甲对地面的压强大于圆锥乙,即p甲>p乙,
综上可知,p甲=p丙>p乙,故A正确、BCD错误。
故选:A。
【点评】本题考查了压强大小的比较,利用好规则、均匀(圆柱体、长方体、正方体等)对水平面上的压强p=ρgh是关键。
4.高度、材料相同的实心长方体A和B放在水平桌面上,它们的大小如图所示.它们对桌面的压力分别为FA、FB,压强分别为pA、pB。关于它们的大小关系,正确的是(  )
A.FA<FB pA=pB B.FA>FB pA=pB
C.FA>FB pA>pB D.FA=FB pA<pB
【答案】B
【分析】物体放在水平桌面上,物体对水平桌面的压力等于物体的重力。首先判断实心长方体A和B的体积关系,然后利用公式G=mg=ρVg判断A和B的重力的关系,再根据F与G之间的关系分析A、B对桌面的压力关系。
A和B的形状规则,它们的高度,材料相同,它们对地面的压强 pρgh,所以可以用公式p=ρgh进行分析,然后比较A、B对桌面的压强关系。
【解答】解:从图中可以看出,VA>VB,而A和B的材料相同,即密度相同,
根据公式G=mg=ρVg可知,GA>GB,
而物体放在水平桌面上,物体对水平桌面的压力等于物体的重力,所以FA>FB。
A和B的密度相同,g是常量,而A和B的高度相同,
根据公式p=ρgh可知,它们对地面的压强相等,即pA=pB。
故选:B。
【点评】本题考查了重力、压力和压强的计算,放在水平面上的物体对水平面的压力等于物体的重力,以及对于形状规则的固体,计算固体对水平桌面的压强,可以利用公式p=ρgh计算。
5.如图所示,放在水平地面上的两个实心长方体A、B,已知体积VA<VB,高度hA<hB,与地面的接触面积SA>SB,对地面的压强pA=pB。下列判断正确的是(  )
A.A的密度一定大于B的密度
B.A的密度可能小于B的密度
C.A的质量一定小于B的质量
D.A的质量可能等于B的质量
【答案】A
【分析】(1)水平面上物体的压力和自身的重力相等,根据重力公式、密度公式、体积公式和压强公式得出实心长方体对水平桌面的压强表达式,根据压强相等结合高度关系可知两者密度之间的关系;
(2)已知两者的压强相等和底面积关系,根据p求出两者对桌面的压力关系即可得出重力关系,进一步得出质量关系。
【解答】解:放在水平地面上的实心长方体对水平桌面的压强pρgh,由pA=pB和hA<hB可知,ρA>ρB,即A的密度一定大于B的密度,故A正确,B错误;
已知pA=pB和SA>SB,根据p可知,FA>FB,根据水平面上物体的压力大小和自身的重力大小相等可知,GA>GB,根据G=mg可知,mA>mB,故CD错误。
故选:A。
【点评】本题考查压强公式的灵活应用,注意公式的变形应用。
6.如图为同种材料制成的实心圆柱体A和B放在水平地面上,它们的高度之比为2:1,底面积之比为1:2,则它们的质量之比mA:mB和对地面的压强之比pA:pB分别为(  )
A.mA:mB=2:1,pA:pB=2:1
B.mA:mB=1:1,pA:pB=1:1
C.mA:mB=1:1,pA:pB=2:1
D.mA:mB=2:1,pA:pB=1:1
【答案】C
【分析】(1)知道圆柱体的高、底面积的关系,利用V=Sh求体积关系;而A、B是由同种材料制成的实心圆柱体,密度相同,利用m=ρV求质量关系;
(2)A和B对水平地面的压力F=G=mg=ρVg=ρShg,对地面的压强p=ρhg,据此求A和B对地面的压强关系。
【解答】解:
(1)已知它们的高度之比为2:1,底面积之比为1:2,
则两圆柱体的体积关系:
VA:VB1:1,
A、B是由同种材料制成的实心圆柱体,密度相同,
由ρ得它们的质量之比:
mA:mB=ρVA:ρVB=VA:VB=1:1;
(2)因为实心圆柱体A和B放在水平地面上,
所以对地面的压力F=G=mg=ρVg=ρShg,
对地面的压强:pρhg,
则它们对地面的压强之比:pA:pB=ρhAg:ρhBg=hA:hB=2:1。
故选:C。
【点评】本题考查了密度公式、压强公式的应用,利用好固体对水平地面的压强推导公式p=ρhg是关键。
7.如图1所示,a、b两种不同物质质量和体积的关系图象,由图象可知,同种物质的质量与体积成  正比  ,a、b两种物质密度之比为  2:1  。如图2所示,如果用质量相等的上述两种物质分别制成甲、乙两个底面积不同、高度相同的实心圆柱体,并将它们放置在水平地面上,则甲、乙两圆柱体对水平地面的压强之比为  2:1  。
【答案】正比;2:1;2:1。
【分析】(1)由图象可知,同种物质的质量与体积成正比;根据图象读出任意一组质量和体积,利用密度公式求出两物质的密度之比;
(2)实心圆柱体对水平地面的压力和自身的重力相等,则对水平地面的压强pρgh,据此求出等高的实心实心圆柱体甲、乙对水平地面的压强之比。
【解答】解:(1)由图象可知,同种物质的质量与体积成正比;
由图(a)可知,当Va=Vb=1.0cm3时,ma=8.0g,mb=4.0g,
由ρ可得,a、b两种物质的密度之比:

(2)因实心圆柱体对水平地面的压强pρgh,
所以,等高的实心圆柱体甲、乙对水平地面的压强之比:

故答案为:正比;2:1;2:1。
【点评】本题考查了密度公式和压强公式的应用,关键是根据图象得出两物质的密度之比和规则形状物体如正方体、长方体、圆柱体对水平地面压强的表达式p=ρgh的应用。
8.如图所示的三个高度相同的实心铁块放在水平桌面上。已知正方体铁块A最重,圆柱体铁块C的底面积最小,哪个铁块对桌面的压强最大?同学们提出了以下三种猜想:
猜想一:正方体铁块A最重,所以它对桌面的压强最大;
猜想二:圆柱体铁块C的底面积最小,所以它对桌面的压强最大;
猜想三:三个铁块的高度相同,所以它们对桌面的压强相等。
(1)已知铁的密度为ρ,长方体铁块的高度为h,底面积为S.请以如图所示中长方体铁块B为研究对象,推导出它对桌面的压强大小的表达式:p= ρgh  。
(2)根据推导出的表达式,分析判断上述哪一个猜想是正确的:由上面压强的表达式可知,柱状铁块对桌面的压强与 铁块的高度和密度  有关,所以猜想 三  正确。
(3)请用简易器材,设计一个能粗略验证上述正确猜想的实验方案 将三个正方体、长方体、圆柱体铁块竖直放置海绵上,观察比较海绵被压陷的深度,若深度相同,则可验证猜想三正确  。
【答案】见试题解答内容
【分析】(1)水平面上物体的压力和自身的重力相等,根据V=Sh、m=ρV、G=mg和p得出长方体铁块对桌面的压强大小的表达式;
(2)根据推导的固体压强公式,判断铁块对水平面压强的影响因素,最后判断哪个猜想是正确的;
(3)把三个铁块竖直放在海绵上,比较海绵的凹陷程度,验证猜想。
【解答】解:(1)因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,长方体铁块对桌面的压强:
pρgh,即p=ρgh;
(2)由公式p=ρgh知,正方体、长方体、圆柱体铁块竖直放在水平桌面上,对桌面压强大小跟铁块的高度和密度有关,故猜想三正确;
(3)将三个正方体、长方体、圆柱体铁块竖直放置海绵上,观察比较海绵被压陷的深度,若深度相同,则可验证猜想三正确。
故答案为:
(1)ρgh;
(2)铁块的高度和密度;三;
(3)将三个正方体、长方体、圆柱体铁块竖直放置海绵上,观察比较海绵被压陷的深度,若深度相同,则可验证猜想三正确。
【点评】对于质地均匀,直上直下的规则固体,也可以采用p=ρgh 进行选择、填空,但是在计算题中要进行p=ρgh的推导,才能应用。
02 叠放问题
9.如图所示,一个均匀的长条木块,放在水平桌面上。若沿虚线切去一半,将其放在另一半的上边,此时桌面受到的压强是原来的(  )
A.1倍 B.2倍 C. D.
【答案】B
【分析】利用压强计算公式p,分析压力和受力面积的变化,物体在水平面上时,对水平面的压力等于物体重力。
【解答】解:首先分析长条木块对桌面的压力F:长条木块,放在水平桌面上,对桌面的压力等于其的重力,当切去一半,将其放在另一半的上边时,长条木块的重力没变,故对桌面的压力没变。
然后分析长条木块与桌面之间的受力面积S:长条木块,放在水平桌面上时,它与桌面之间的受力面积是它的底面积S0,当切去一半,将其放在另一半的上边时,它与桌面之间的受力面积变为原来的一半S
根据压强计算公式p,可知,当切去一半,将其放在另一半的上边时,压力没变,受力面积变小为原来的一半,故可以得出压强变为原来的2倍。故A、C、D错误,B正确。
故应选:B。
【点评】本题考查公式p的应用和对压强的理解,是一道基础题。
10.如图所示,每块砖的质量相等,长、宽、高分别是40cm、20cm、10cm,以三种方式摆放在水平地面上。比较地面受到的压强p甲、p乙、p丙的大小,正确的是(  )
A.p甲>p乙>p丙 B.p乙>p甲>p丙
C.p甲<p乙<p丙 D.p乙>p丙>p甲
【答案】D
【分析】分别找出三种放置方式中砖对地面的压力和受力面积,再根据压强公式p进行比较。
【解答】解:设一块砖的重力为G,根据图示可知,F甲=3G,F乙=3G,F丙=3G,
由p可得p甲,
p乙,
p丙,
所以p乙>p丙>p甲,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查压强公式的应用,关键是知道物体放在水平地面上,对地面的压力始终等于自身重力。
11.如图所示,均匀正方体甲、乙置于水平地面上(甲的边长小于乙的边长),小物块丙置于正方体乙上表面的中央,此时甲对地面的压强等于乙对地面的压强。现将丙从乙的上表面移至甲的上表面,若甲、乙对地面压力的变化量分别为ΔF甲、ΔF乙,对地面压强的变化量分别为Δp甲、Δp乙.则(  )
A.ΔF甲=ΔF乙,Δp甲>Δp乙
B.ΔF甲=ΔF乙,Δp甲<Δp乙
C.ΔF甲>ΔF乙,Δp甲>Δp乙
D.ΔF甲>ΔF乙,Δp甲<Δp乙
【答案】A
【分析】物体放在水平地面上,物体对地面的压力大小等于物体的重力大小,在受力面积不变时,物体对地面的压强等于物体对地面的压力和受力面积的比。
【解答】解:(1)甲乙放在水平地面上,丙叠放在乙上,甲对地面的压力大小等于甲的重,乙对地面的压力等于乙和丙的总重,
当把丙叠放在甲上,甲对地面的压力等于甲和丙的总重,乙对地面的压力等于乙的重,
所以甲对地面的增加的压力等于丙的重,乙对地面的压力减少的压力等于丙的重,所以甲、乙对地面压力的变化量相等,故ΔF甲=ΔF乙。
(2)甲乙放在水平地面上,丙叠放在乙上,
甲对地面的压强为:
p甲,
乙对地面的压强为:
p乙,
甲乙放在水平地面上,丙叠放在甲上,
甲对地面的压强为:
p'甲,
乙对地面的压强为:
p'乙,
甲的压强变化量为:Δp甲=p'甲﹣p甲,
乙的压强变化量为:Δp乙=p乙﹣p'乙,
因为甲的边长小于乙的边长,
所以甲的底面积小于乙的底面积,
所以,Δp甲>Δp乙。
故选:A。
【点评】在受力面积不变时,对于压强的变化量也等于压力变化量和受力面积的比。
12.叠罗汉是一种体育娱乐项目,如图,三个体重、体型相同的人叠成两层静态造型。每个人体重均为G,每只鞋的鞋底面积均为S,则图中箭头所指的那只脚对水平地面的压强为(  )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】三个人都处于静止状态,所以受力都是平衡的,因为下面两人的背部均呈水平状态,所以不用看腿的角度,例如最上面的人腿上的力就是 G,用隔离法分别受力分析就可以了。据此求出箭头所指的那只脚对水平地面的压力,再利用p求解压强。
【解答】解:上面的人受到的竖直向下重力为G,所以每个腿上的力都是G,
底层的人,受到竖直向下的力为:G,所以其每条腿上的力为:。
箭头所指的那只脚对水平地面的压强:p。
故选:A。
【点评】此题考查压强的大小计算,关键是求出箭头所指的那只脚对水平地面的压力。受力平衡的题,一般用到整体法或隔离法,应用隔离法时注意顺序是层层剥皮,也就是由上到下,由外到里。分别应用平衡条件即可。
13.如图所示,三块完全相同的砖a、b、c叠放在水平地面上,砖的密度为ρ,平放时长、宽、高(厚)之比为4:2:1,设a、b间的压力为Fa,压强为Pa,b、c间的压力为Fb,压强为Pb,c与地面间的压力为Fc,压强为Pc,下列说法中正确的是(  )
A.Fa=Fb=Fc Pa=Pb=Pc
B.Fa<Fb<Fc Pa=Pb>Pc
C.Fa<Fb<Fc Pa>Pb=Pc
D.Fa<Fb<Fc Pa<Pb<Pc
【答案】B
【分析】砖块对水平地面的压力等于砖块重;
确定各个图砖块对水平地面的压力和受力面积,然后根据压强公式p分别求解得出答案。
【解答】解:a、b间的压力为Fa,压强为Pa,假设砖的长、宽、高分别为4、2、1.则Fa=F,pa;
Fb=2F,pb,pc,
Fc=3F,则Fa<Fb<Fc Pa=Pb>Pc。
故选:B。
【点评】本题主要考查学生对压强大小及其计算的理解和掌握,能从图中找出压力大小和受力面积的大小是本题的关键。
14.如图所示,正方体物块A的质量与正方体物块B的质量之比为3:1,底面积之比为2:1,那么物块A对物块B的压强pA与物块B对桌面的压强pB之比pA:pB= 3:4  ,那么物块A对物块B的压力FA与物块B对桌面的压力FB之比FA:FB= 3:4  。
【答案】3:4;3:4。
【分析】已知A和B的质量之比,由G=mg可得出A、B的重力之比,进而可得出A对B的压力与B对桌面的压力,便可求出物块A对物块B的压力与物块B对桌面的压力之比;
由图可知A与B的接触面积和B与地面的接触面积相同,由p可得出物块A对物块B的压强pA与物块B对桌面的压强pB之比。
【解答】解:正方体物块A的质量与正方体物块B的质量之比为mA:mB=3:1,
由G=mg可知A与B的重力之比为:GA:GB=mAg:mBg=3:1,即GBGA,
则A对B的压力为:FA=GB,B对桌面的压力为:FB=GA+GB=GAGAGA,
由图可知,A与B的接触面积和B与地面的接触面积相同,均为B的底面积SB,
则物块A对物块B的压强pA与物块B对桌面的压强pB之比为:;
那么物块A对物块B的压力与物块B对桌面的压力之比FA:FB3:4。
故答案为:3:4;3:4。
【点评】本题考查了学生对压强和重力计算公式的运用,要知道A与B的接触面积和B与地面的接触面积相同是解题的关键。
15.长方体物块甲、乙置于水平地面上,甲、乙与地面的接触面积分别为S、S′(S<S′),对地面的压强相等,如图1,则甲、乙两物体的重力关系是G甲 小于  G乙(选填“大于”、“小于”或“等于”),若将两物体先后叠放到对方的上表面,如图2所示,此时甲对地面的压强  大于  (选填“大于”、“小于”或“等于”)乙对地面的压强。
【答案】小于;大于。
【分析】甲乙的压强相等,知道甲乙的受力面积,根据压强公式可以判断甲乙对地面的压力,判断出甲乙重力的关系,叠加后根据p写出甲乙对地面的压强,根据S<S′判断甲乙对地面的压强。
【解答】解:甲、乙的底面积分别为S、S'(S<S'),甲乙对地面压强相等,根据 F=pS知甲对水平地面的压力小于乙对水平地面的压力,所以甲的重力小于乙的重力,即G甲小于G乙;
将乙叠放在甲的上面,此时甲对地面的压强:p甲,
将甲叠放在乙的上面,此时乙对地面的压强:p乙,
因为S<S′,
所以p甲>p乙。
故答案为:小于;大于。
【点评】本题考查了固体压强公式的应用,掌握叠加后压力和受力面积的变化是解决本题的关键。
03 切割问题
[方法总结](1)横切:F变小,S不变,p变小。①若切去等质量或等体积,一般用p=判断;②若切去等高度或切后高度相等,一般用p=pgh分析。
(2)竖切:p、h不变,用p=pgh进行分析,p不变。
16.如图所示,A、B两密度均匀的实心正方体放在水平地面上,对地面的压强分别为pA和pB,且pA>pB,若在两正方体上方沿水平方向切去相同的厚度,则剩下部分对水平地面的压强为pA'和pB',则(  )
A.pA'>pB' B.pA'<pB'
C.pA'=pB' D.以上都有可能
【答案】D
【分析】对于质地均匀的柱状固体,利用p=ρgh比较物体对水平面的压强,然后根据F=pS比较物体对水平地面的压力。
【解答】解:A、B两个密度均匀的实心正方体分别放在水平地面上,水平地面受到的压力等于其重力,
则对地面的压强:pρgh,
已知pA>pB,即:ρAghA>ρBghB,
由图可知:hA<hB,所以,ρA>ρB;
若在两个正方体的上部,沿水平方向分别截去相同高度的部分,
A对水平地面的压强为:pA′=ρAg(hA﹣h)=ρAghA﹣ρAgh,
B对水平地面的压强为:pB′=ρBg(hB﹣h)=ρBghB﹣ρBgh,
因为ρA>ρB,所以,ρAgh>ρBgh,
又因为ρAghA>ρBghB,
所以,无法判断pA'和pB'的大小。
故选:D。
【点评】此题是典型的柱状固体的压强问题,要根据已知条件,灵活选用压强计算式p和p=ρgh(适用于实心柱体对支撑面的压强)进行分析解答。
17.如图,质量分布均匀的长方体重物A、B,密度分别为ρA和ρB,底面积分别为SA和SB,且SA>SB,将它们放在水平面上,它们对地面的压强相等。现水平割去上半部分(如图中虚线所示),剩余部分对地面的压强分别为pA和pB,对地面的压力分别为FA和FB,下列物理量大小比较的关系正确的是(  )
A.FA<FB
B.pA=pB
C.ρA<ρB
D.切割前后 A、B 对地面的压强均不变
【答案】B
【分析】(1)对于放置于水平面的物体,其对水平面的压力等于其重力;
(2)对于放置于水平面的柱状物体,其对水平面的压强p。
【解答】解:
(1)设A的高为hA,B的高为hB,对于放置于水平面的柱状物体,其对水平面的压强p可得A、B对地面的压强分别为:
pA0=ρAghA,
pB0=ρBghB,
已知它们对地面的压强相等,即:pA0=pB0,
所以,ρAghA=ρBghB。
由图可知:hA<hB,
所以,ρA>ρB,故C错误;
(2)长方体A、B沿水平割去上半部分(如图中虚线所示),则hA′hA,hB′hB,
则剩余部分对地面的压强分别为:
pA=ρAghA′=ρAghAρAghApA0,
pB=ρBghB′=ρBghBρBghBpB0,故D错误;
已知pA0=pB0,则pA=pB,故B正确;
(3)由于SA>SB,根据F=pS可得:
剩余部分对地面的压力FA>FB,故A错误。
故选:B。
【点评】此题是典型的柱状固体的压强问题,要根据已知条件,灵活选用压强计算式p=ρgh(适用于实心柱体对支撑面的压强)进行分析解答。
18.如图所示,小晨将甲、乙两个实心均匀正方体分别放在水平地面上,测得它们对地面的压强相等,则甲、乙两正方体的密度ρ甲 <  ρ乙(选填“>”、“<”或“=”)。接着小晨将两个正方体沿图示的方向截去一部分,都拿走右半部分,则甲、乙剩余部分对水平地面的压强p甲 >  p乙。(选填“>”、“<”或“=”)
【答案】<;>。
【分析】(1)因物体对水平面的压力和自身的重力相等,实心均匀正方体对地面的压强pρgh,根据甲、乙两个正方体对地面的压强相等结合h甲>h乙得出两者的密度关系;
(2)由压强公式表示出切割前甲、乙对水平面的压强和切割后甲、乙对水平面的压强,并把切割会的压强与原压强比较的判断出甲、乙剩余部分对水平地面压强的关系。
【解答】解:(1)因物体对水平面的压力和自身的重力相等,
所以,实心均匀正方体对地面的压强pρgh,
因甲、乙两个正方体对地面的压强相等,
所以,ρ甲gh甲=ρ乙gh乙,即ρ甲h甲=ρ乙h乙,
由h甲>h乙可知,ρ甲<ρ乙;
(2)
如图,甲竖直部分压力不变,甲增大了压力,受力面积不变,压强变大了;
乙竖直部分压力不变,乙减小了压力,受力面积不变,压强变小了,由于切割前甲、乙两个正方体对地面的压强相等,所以甲、乙剩余部分对水平地面的压强p甲>p乙。
故答案为:<;>。
【点评】本题是典型的柱状固体的压强问题,灵活选用压强计算式p=ρgh(适用于圆柱体、正方体、正方体等对水平面的压强)进行分析解答。
19.棱长为10cm、质量为2kg的正方体放在水平桌面上,则正方体对水平桌面的压强是  2000  Pa。若沿如图甲所示的虚线去掉一半,则剩余部分对桌面的压强是  1000  Pa;若沿如图乙所示的虚线去掉一半,则剩余部分对桌面的压强是  2000  Pa。
【答案】2000;1000;2000。
【分析】(1)已知立方体的边长,可求它的底面积,即桌面的受力面积;立方体对水平桌面的压力等于它的重力,根据F=G=mg计算它对桌面的压力;根据p计算它对水平桌面的压强。
(2)沿如图甲所示的虚线去掉一半后,桌面的受力面积不变,压力减小为原来的一半,由p计可知剩余部分对桌面的压强为原来压强的大小关系;
(3)沿如图乙所示的虚线去掉去掉一半后,桌面的受力面积变为原来的一半,剩余部分对桌面的压力也变为原来的一半,由p可知,剩余部分对桌面的压强与原来压强的大小关系。
【解答】解:(1)切去前,桌面的受力面积为:S=10cm×10cm=100cm2=0.01m2,
立方体对桌面的压力为:F=G=mg=2kg×10N/kg=20N,
立方体对桌面的压强为:p2000Pa。
(2)沿如图甲所示的虚线去掉一半后,桌面的受力面积不变,压力减小为原来的一半,由p可知,剩余部分对桌面的压强为原来压强的一半,
即剩余部分对桌面的压强为:p甲p2000Pa=1000Pa;
(3)沿如图乙所示的虚线去掉右边的一半后,桌面的受力面积变为原来的一半,剩余部分对桌面的压力也变为原来的一半,由p可知,剩余部分对桌面的压强与原来压强相等,
即剩余部分对桌面的压强为:p乙=p=2000Pa。
故答案为:2000;1000;2000。
【点评】本题考查压强公式的应用,正确分析切去后的压力、受力面积与原来的压力、受力面积关系是解题的关键,难度较大。
20.如图,实心均匀正方体甲、乙放置在水平地面上,它们的重力G均为90牛,甲的边长a为0.3米,乙的边长b为0.2米。求:
①正方体甲对地面的压强p甲;
②若沿水平方向将甲、乙截去相同的厚度Δh后,它们剩余部分对地面的压强p甲′和p乙′相等,请计算截去的厚度Δh。
【答案】见试题解答内容
【分析】①已知A受到的重力为90N,A的边长为0.3m,要求正方体A对水平地面的压强,可先求出A的底面积,再利用把A放置在水平地面上受到的压力等于重力这一条件,最后利用公式p求出。
②由于A、B分别截去相同的厚度Δh后,根据A、B压强相同列等式说出截去相同厚度Δh的数值。
【解答】解:①F甲=G=90N;S甲=a2=(0.3m)2=0.09m2
p甲1000Pa;
②因为VA=a3=(0.3m)3=0.027m3;
VB=b3=(0.2m)3=0.008m3;
设切去厚度为Δh时p甲′=p乙′;
即:ρ甲g(0.3m﹣Δh)=ρ乙g(0.2m﹣Δh);
(0.3m﹣Δh)(0.2m﹣Δh)
解得Δhm≈0.16m。
答:①正方体甲对地面的压强p甲为1000Pa;
②若沿水平方向将甲、乙截去相同的厚度Δh后,它们剩余部分对地面的压强p甲′和p乙′相等,截去的厚度Δh为0.16m。
【点评】本题考查了压强的计算以及压强公式的熟练应用,其中②有一定的难度。
04 液体压强
21.关于公式p和p=ρgh的适用范围:
①p只适用于柱形液体压强求解。
②p适用于固体和液体的压强求解,p=ρgh只适用于液体。
③关于液体的压强求解,p与p=ρgh均适用,但由于ρ和h容易直接测得,通常运用p=ρgh求解。
以上三种说法中正确的是(  )
A.①、③ B.③ C.①、②、③ D.②
【答案】B
【分析】区分压强的定义式p和液体压强的公式p=ρgh,得出答案。
【解答】解:(1)据课本可知,物体单位面积上受到的压力叫压强,定义式p具有普适性,适用于固体、液体和气体;公式p=ρgh通常用于液体压强的计算,也可用于柱形固体压强的计算,故①②错误;
(2)p与p=ρgh两个公式都可以用以计算液体压强,对于液体而言,密度和深度比面积更容易测得,所以通常使用p=ρgh,故③正确。
故选:B。
【点评】本题考查了学生对压强定义式和液体压强公式的掌握和运用,平时练习时注意区分。
22.匀速地向某容器内注满水,容器底所受水的压强与注水时间的关系如图所示,这个容器可能是(  )
A.锥形瓶 B.烧杯
C.量杯 D.量筒
【答案】C
【分析】观察图象,容器底所受水的压强随注水时间缓慢上升,再针对每个容器的特点,选择合适的答案。
【解答】解:根据图象,容器底所受水的压强变化是越来越慢,
当匀速地向某容器内注满水时,压强变化越来越慢,根据p=ρgh可知,水面升高的高度变化越来越慢,容器的形状是上口大、底小。
A、A选项的锥形瓶,水面升高的高度变化是越来越快,不符合题意
BD、BD选项的烧杯和量筒,水面升高的高度变化是均匀的,不符合题意;
C、C选项的量杯,水面升高的高度变化是越来越慢,符合题意;
故选:C。
【点评】本题要求正确理解函数图象与实际问题的关系,理解问题的过程,能够通过图象得到函数是随自变量的增大,知道函数值是增大还是减小,通过图象得到函数是随自变量的增大或减小的快慢。
23.如图所示,三个底面积不同的圆柱形容器内分别盛有A、B、C三种液体,它们对容器底部的压强相等,则三种液体密度的大小关系正确的是(  )
A.ρA>ρB>ρC B.ρA=ρB=ρC C.ρA<ρB<ρC D.ρA=ρB>ρC
【答案】C
【分析】由图可知,三容器内所装液体的深度关系hA>hB>hC,而三容器内液体对容器底部的压强相等,根据液体压强公式p=ρgh可得三液体的密度关系。
【解答】解:由图可知,三容器内所装液体的深度:hA>hB>hC,
由p=ρgh,可知液体产生的压强与液体的密度和深度有关,三容器内液体对容器底部的压强相等,所以三液体的密度:ρA<ρB<ρC;
故选:C。
【点评】本题考查了学生对体压强公式的掌握和运用,能从图确定三种液体的深度关系是本题的关键。
24.如图所示,将一长方体从水中匀速提起直至下表面刚好离开水面。此过程中,容器底受到水的压强p随时间t变化,大致如下列图像中的(  )
A.. B..
C. D..
【答案】B
【分析】将规则均匀的金属柱体从水中匀速提起至下表面刚好离开水面,分为两个过程:一是柱体露出水面前,二是露出水面后至下表面刚好离开水面,分析排开水的体积变化,得出水的深度变化,利用液体压强公式分析压强的变化。
【解答】解:柱体从水中匀速提起至上表面刚好与水面平行时,物体排开水的体积不变,液面不变,根据p=ρgh可知容器底受到水的压强p不变,柱体刚露出水面至下表面刚好离开水面过程中,排开水的体积逐渐减小,液面逐渐降低,由p=ρgh可知容器底受到水的压强降低,但不能为零;
圆柱体开始露出水面后,因容器上部横截面积小,所以水面下降的高度大,水的压强减小得快;随着水面的下降,因容器下部横截面积大,所以水面下降的高度增大,水的压强减小得慢,对应的图线变缓,故B正确。
故选:B。
【点评】本题考查了液体压强公式的应用,关键是知道柱体从水中匀速升至下表面过程中水深度的不变。
25.如图所示,装满水的密闭容器置于水平桌面上,上下底面积之比为1:2,此时水对容器底的压力为F,压强为p;当容器倒置在水平桌面时,水对容器底部的压力和压强分别为(  )
A.F;2p B.F;p C.0.5F;p D.0.5F;2p
【答案】C
【分析】容器倒置后,水的深度不变,利用p=ρgh可得水对容器底部的压强变化;
知道容器上下底面积之比,即容器倒置前后受力面积之比,利用F=pS可得水对容器底部压力的变化。
【解答】解:由于密闭容器装满水,则由p=ρgh可知,容器倒置之后液体对容器底部压强不变,又由F=pS可知,当压强不变时,压力与受力面积成正比;
已知容器上下底面积之比为1:2,故倒置后水对容器底部压力为F=0.5F,
所以倒置后水对容器底部的压力和压强分别为0.5F、p。
故选:C。
【点评】本题考查了液体压强公式和压强定义式的应用。注意:液体对容器底的压力,一般情况下是先利用p=ρgh计算压强,再利用F=pS求压力。
26.甲、乙两个相同的容器分别装有质量相等的酒精和水,设容器底部受到水和酒精的压强分别为p甲和p乙,容器底部受到水和酒精的压力分别为F甲和F乙,则下列选项中正确的是(  )
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
【答案】B
【分析】由图可知,容器突出部分液体的体积相同,根据m=ρV比较突出部分液体的质量关系,然后得出去除凸出部分后,规则部分所装水和酒精的质量关系,规则部分液体对容器底部的压力和自身的重力相等,根据p比较两者对容器底部的压强关系。
【解答】解:由图可知,容器四周有凸出部分,且凸出部分水和酒精的体积相等,由ρ的变形式m=ρV可知,凸出部分所装水的质量大于酒精的质量;
因酒精和水的总质量相等,所以,去除凸出部分后,规则部分所装水的质量小于酒精的质量;
因规则部分液体对容器底部的压力和自身的重力相等,所以,水对容器底部的压力小于酒精对容器底部的压力,即F甲<F乙,故CD错误;
由p知,水对容器底部的压强小于酒精对容器底部的压强,即p甲<p乙,故B正确,A错误。
故选:B。
【点评】本题考查了压强大小的比较,正确的比较两液体规则部分对容器底部的压力关系是关键。
27.如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深度相同、质量相等的不同液体。下列说法正确的是(  )
①液体的密度:ρ甲=ρ乙
②液体对容器底部的压强:p甲>p乙
③液体对容器底部的压力:F甲=F乙
④容器对桌面的压力:F'甲=F′乙
A.只有①和② B.只有①和③ C.只有②和③ D.只有②和④
【答案】D
【分析】①由图可知甲、乙容器中液体的体积关系,已知两种液体的质量相等,根据ρ可知两种液体的密度关系;
②已知两种液体的深度相等,根据p=ρ液gh可知液体对两容器底部的压强关系;
③两容器的底面相同,根据p可知液体对两容器底部的压力关系;
④容器对水平桌面的压力等于容器和液体的总重力,根据F=G=mg可知两容器对桌面的压力关系,根据p可知两容器对桌面的压强关系。
【解答】解:①由图可知甲液体的体积小于乙液体的体积,两种液体的质量相等,根据ρ可知,两种液体的密度关系为ρ甲>ρ乙,故①错误;
②两种液体的深度相等,ρ甲>ρ乙,根据p=ρ液gh可知,液体对两容器底部的压强关系为p甲>p乙,故②正确;
③p甲>p乙,两容器的底面相同,根据F=pS可知,液体对两容器底部的压力关系为F甲>F乙,故③错误;
④容器对水平桌面的压力等于容器和液体的总重力,两容器的质量相同,容器内液体质量相同,根据F=G总=m总g可知,两容器的总重力相等,则两容器内对桌面的压力相等,故④正确。
故选:D。
【点评】本题考查密度、压强、压力的大小比较,是一道综合题目,需要结合多个物理知识点进行分析解答,是中考典型题型。选择适当的公式是关键之一。
28.某居民楼水塔液面与各楼层水龙头的竖直距离如图所示,若,g=10N/kg,水龙头关闭时,c处所受水的压强为(  )
A.3.0×104Pa B.9.0×104Pa C.1.0×105Pa D.1.3×105Pa
【答案】D
【分析】利用液体压强公式可求出c处所受水的压强。
【解答】解:c处到水面的距离为:h=10m+3m=13m,
则c处所受水的压强为:p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×13m=1.3×105Pa。
故选:D。
【点评】此题考查液体压强公式的应用和计算,属于基础题、难度不大。
29.如图所示,底面积和自身重力相同的两个容器甲和乙中分别装入等体积的两种不同液体,放在水平桌面上,液体内距离容器底高度相同的A、B两点的压强相同,则两种液体对容器底的压强关系p甲 >  p乙,两个容器对水平桌面的压力F甲 >  F乙。(均选填“>”“<”或“=”)
【答案】>;>
【分析】根据p=ρgh分析液体密度的大小关系;根据p=ρgh得出A、B两点以下液体压强的大小关系,从而得出容器底部受到的压强的大小关系;
根据G=mg=ρgV分析液体重力的大小关系和容器总重力的大小关系,从而得出压力的大小关系。
【解答】解:根据题意可知,液体内距离容器底高度相同的A、B两点的压强相同,A的深度小,根据p=ρgh可知,A的密度大;
A、B两点一下的深度相同,A的密度大,根据p=ρgh可知,A点以下液柱产生的压强大,所以两种液体对容器底的压强关系p甲>p乙;
A的密度大,液体的体积相同,根据G=mg=ρgV可知,甲装置内液体的重力大;容器的重量相同,所以甲装置的总重力大,对水平桌面的压力大,即F甲>F乙。
故答案为:>;>。
【点评】本题考查了压力、压强的大小比较,难度不大。
30.如图所示,水平桌面上放着底面积相等、质量相同的甲、乙两容器,分别装有体积不同的同种液体且深度相同,两容器底部对桌面的压力分别是F甲、F乙,两容器底部所受液体压强分别用p甲、p乙表示,两容器底部所受液体的压力分别是F'甲、F'乙。请回答下列问题:
(1)两容器底部对桌面的压力F甲 >  F乙(选填“<”、“>”或“=”);
(2)两容器底部所受液体的压强p甲 =  p乙(选填“<”、“>”或“=”);
(3)两容器底部所受液体的压力F'甲 =  F'乙(选填“<”、“>”或“=”)。
【答案】(1)>;(2)=;(3)=。
【分析】(1)根据图示可知,两容器中同种液体的体积关系,根据G=mg=ρVg可知,两容器中液体的重力关系,容器质量相同,根据G=mg可知两容器的重力相等。容器对水平桌面的压力等于容器和液体的总重力,由此可知两容器对桌面的压力关系;
(2)已知两容器中同种液体的深度关系,根据p=ρ液gh可知两容器底部所受液体的压强关系;已知两容器的底面积关系,根据p可知两容器底部所受液体的压力关系。
【解答】解:(1)根据图示可知,两容器中同种液体的体积V甲>V乙,根据G=mg=ρVg可知,两容器中液体的重力G液甲>G液乙,容器质量相同,根据G=mg可知两容器的重力相等。容器对水平桌面的压力等于容器和液体的总重力,由F=G总=G液+G容可知,两容器对桌面的压力F甲>F乙;
(2)两容器中同种液体的深度相同,根据p=ρ液gh可知两容器底部所受液体的压强p甲=p乙;
两容器的底面积相同,根据F=pS可知两容器底部所受液体的压力F'甲=F'乙。
故答案为:(1)>;(2)=;(3)=。
【点评】本题考查压力、压强的大小比较,选择合适的公式控制变量进行比较是关键。
31.如图所示,在质量为1kg的容器内装有5kg的水,容器底面积为100cm2,容器放在水平桌面上,桌面面积为0.9m2(g取10N/kg)。求:
(1)水对A点的压强。
(2)容器对桌面的压强。
(3)水对容器底部的压力。
【答案】(1)水对A点的压强为6500Pa。
(2)容器对桌面的压强为6000Pa。
(3)水对容器底部的压力为100N。
【分析】(1)由图示求出A点的深度,根据p=ρgh求出水对A点的压强;
(2)水平桌面上静止的物体,桌面受到的压力等于容器和水的总重力,根据F=G总=m总g求出桌面受到的压力,再根据p求出容器对桌面的压强;
(3)根据p=ρgh求出水对容器底的压强,再根据p求出水对容器底部的压力。
【解答】解:
(1)由图示可知,A点距离水面的高度:hA=100cm﹣35cm=65cm=0.65m,
水对A点的压强:pA=ρ水ghA=1×103kg/m3×10N/kg×0.65m=6500pa;
(2)容器对桌面的压力:F=G总=m总g=(1kg+5kg)×10N/kg=60N,
容器对桌面的压强:p6000Pa;
(3)水对容器底的压强:p′=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×100×10﹣2m=104pa,
由p可得,水对容器底部的压力:F′=p′S=104Pa×100×10﹣4m2=100N。
答:(1)水对A点的压强为6500Pa。
(2)容器对桌面的压强为6000Pa。
(3)水对容器底部的压力为100N。
【点评】此题考查的是液体压强和固体压强的计算方法,同时出现固、液体压力压强,要注意先后顺序:液体,先计算压强(p=ρgh),后计算压力(F=pS);固体,先计算压力(在水平面上F=G),后计算压强(p)。
05 压强应用计算
32.C919是我国自主研发的一种大型客机,已完成商业首航。假设某架飞机总质量为8×104kg,静止在水平跑道上时,其轮胎与地面接触的总面积约为1m2,g取10N/kg。求该飞机:
(1)受到的重力。
(2)静止时对水平跑道的压强。
【答案】(1)受到的重力8×105N;
(2)静止时对水平跑道的压强8×105Pa。
【分析】(1)知道飞机的质量,利用G=mg求其重力;
(2)飞机静止时对水平地面的压力和自身的重力相等,根据p求出对水平地面的压强。
【解答】解:(1)飞机受到的重力:
G=mg=8×104kg×10N/kg=8×105N;
(2)飞机静止时对水平地面的压力:
F=G=8×105N,
对水平地面的压强:
p8×105Pa。
答:(1)受到的重力8×105N;
(2)静止时对水平跑道的压强8×105Pa。
【点评】本题考查了重力公式、压强公式的应用,关键是知道水平面上物体的压力和自身的重力相等。
33.一只重2N,底面积为0.02m2的平底薄壁茶壶放在面积为0.8m2的水平桌面中央,茶壶内所盛的水重12N,茶壶高为15cm,茶壶中水深为12cm。求:
①茶壶底受到水的压强;
②茶壶底受到水的压力;
③盛水茶壶对桌面的压强。
【答案】①容器底受到水的压强为1200Pa;
②容器底受到水的压力为24N;
③桌面受到盛水容器的压强为700Pa。
【分析】(1)利用液体压强公式先求出水对壶底的压强;
(2)利用公式F=pS求出水对茶壶底部的压力;
(3)桌面受到盛水茶壶的压力等于水壶和壶内水的重力之和,茶壶的底面积已知,根据公式p可求茶壶对桌面的压强。
【解答】解:(1)水深:h=12cm=0.12m,
水对壶底的压强:p壶=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa。
(2)壶的底面积:S=200cm2=2×10﹣2m2,
根据p可得,水对茶壶底的压力:F壶=p壶S=1200Pa×2×10﹣2m2=24N;
(3)桌面受到盛水茶壶的压力:F桌=G水+G壶=12N+2N=14N;
桌面受到盛水茶壶的压强:p桌700Pa。
答:①容器底受到水的压强为1200Pa;
②容器底受到水的压力为24N;
③桌面受到盛水容器的压强为700Pa。
【点评】本题考查了学生对压强定义式和液体压强公式的掌握和运用,对于不规则的容器,要先计算水对容器底的压强p=ρgh、再计算水对容器底的压力F=ps;容器对桌面,先计算容器对地面的压力F=G、再计算容器对地面的压强p。
34.小华同学用图所示的水桶提了质量为15kg的水,已知桶自身质量为1kg,桶中水深为0.3m,提水时,手的受力面积为1×10﹣3m2.g=10N/kg求:
(1)水对桶底的压强。
(2)人提水时的拉力。
(3)人手受到的压强。
【答案】见试题解答内容
【分析】(1)知道水桶内水深,利用液体压强公式求水对桶底的压强;
(2)知道水的质量和桶的质量,可算出桶和水的总重G,手提水的拉力等于桶和水的总重G;
(3)由作用力与反作用力求出人手受到的压力,知道受力面积,利用压强时求人手受到的压强。
【解答】解:(1)水对桶底的压强:
p1=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3000Pa;
(2)水和桶的总重力为:G=m总g=(m水+m桶)g=(15kg+1kg)×10N/kg=160N,
水和桶处于静止状态受平衡力,手提水的拉力F等于桶和水的总重G,即F=160N;
(3)手提水的拉力与人手受到的压力是一对作用力与反作用力,故人手受到的压力F=160N,
人手受到的压强:p21.6×105Pa。
答:(1)水对桶底的压强为3000Pa;(2)人手受到的压力为160N;(3)人手受到的压强为1.6×105Pa。
【点评】本题考查了学生对液体压强公式、重力公式、压强定义式的掌握,以及对平衡力、作用力与反作用力运用,虽知识点多,但都属于基础,难度不大。
35.一辆质量为6t的四轮载货汽车,在平直的公路上以90km/h的速度匀速行驶30min,汽车受到的阻力为车重的0.06倍,每个轮子的接地面积为75cm2。求:
(1)汽车所受重力;
(2)汽车所受牵引力;
(3)汽车静止时对地面的压强。
【答案】(1)汽车所受重力为6×104N;
(2)汽车所受牵引力为3.6×103N;
(3)汽车静止在水平地面上时对地面的压强为2×106Pa
【分析】(1)根据G=mg求出汽车所受重力的大小;
(2)汽车在平直的公路上匀速行驶时,处于平衡状态,牵引力等于阻力;
(3)汽车静止在水平地面上时对地面的压力等于重力,根据p计算汽车静止在水平地面上时对地面的压强。
【解答】解:(1)汽车所受重力为:G=mg=6×103kg×10N/kg=6×104N;
(2)汽车所受阻力为:f=0.06G=0.06×6×104N=3.6×103N;
汽车在平直的公路上匀速行驶时,处于平衡状态,牵引力为:F=f=3.6×103N;
(3)汽车静止在水平地面上时对地面的压力为:F=G=6×104N,
汽车与地面的接触面积S=4×75×10﹣4m2=0.03m2;
汽车静止在水平地面上时对地面的压强为:p2×106Pa。
答:(1)汽车所受重力为6×104N;
(2)汽车所受牵引力为3.6×103N;
(3)汽车静止在水平地面上时对地面的压强为2×106Pa。
【点评】本题考查的是阻力、压强的计算以及二力平衡的应用,要求学生能够灵活运用公式进行计算。
36.随着科技的发展,智能机器人不断出现在宾馆、医院、车站等公共场所。被誉为抗疫“智”先锋的医用消毒机器人,可在无人环境下自主导航,利用闪蒸技术360°无死角消毒,在抗击“新冠肺炎”中发挥着重要作用。某品牌消毒机器人部分参数如表所示:
××牌消毒机器人
项目 参数
机身自重(千克) 80
运行速度(米/秒) 1.1
请分析计算下列问题:
(1)该机器人以运行速度匀速行驶10分钟,行驶的路程有多少米?
(2)若该机器人装载6千克消毒液并静止在水平地面上,与地面接触的总面积为0.008米2,此时该机器人对地面的压强有多大?
【答案】(1)该机器人以运行速度匀速行驶10min,行驶的路程是660m;
(2)若该机器人装载6kg消毒液并静止在水平地面上,机器人对地面的压强为1.075×105Pa。
【分析】(1)知道机器人运行的速度和时间,根据s=vt求出它行驶的路程;
(2)机器人站在水平地面上,对地面的压力等于总重力,地面的受力面积等于机器人与地面的接触面积,根据压强的计算公式即可求出机器人对地面的压强。
【解答】解:(1)机器人运行速度v=1.1m/s,运行的时间t=10min=10×60s=600s,
机器人行驶的路程s=vt=1.1m/s×600s=660m;
(2)机器人质量m1=80kg,消毒液质量m2=6kg,
它们的总重力G=(m1+m2)g=(80kg+6kg)×10N/kg=860N,
机器人对地面的压力F=G=860N,
地面的受力面积S=0.008m2,
机器人对地面的压强p1.075×105Pa。
答:(1)该机器人以运行速度匀速行驶10min,行驶的路程是660m;
(2)若该机器人装载6kg消毒液并静止在水平地面上,机器人对地面的压强为1.075×105Pa。
【点评】本题考查了速度公式、压强公式的应用,计算时注意统一单位。
37.如图所示,盛有水的薄壁玻璃杯静止在水平桌面上。杯子重1N,高9cm,底面积30cm2;杯内水重2N,水深6cm,水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)桌面受到的压力为多少?
(2)桌面受到的压强为多少?
(3)杯底受到的压力为多少?
【答案】(1)桌面受到的压力为3N;
(2)桌面受到的压强为1.0×103Pa;
(3)杯底受到的压力为1.8N。
【分析】(1)桌面受到的压力等于玻璃杯和杯内水的总重力;
(2)根据p求出桌面受到的压强;
(3)根据p=ρgh求出杯底受到水的压强,根据p求出杯底受到的压力。
【解答】解:(1)桌面受到的压力:F桌=G杯+G水=1N+2N=3N;
(2)桌面受到的压强:;
(3)杯内水的深度h=6cm=0.06m,
水对杯底的压强:;
由p可知,杯底受到的压力:。
答:(1)桌面受到的压力为3N;
(2)桌面受到的压强为1.0×103Pa;
(3)杯底受到的压力为1.8N。
【点评】本题考查液体压强公式、固体压强公式的应用以及压力的计算,注意水对杯底的压力不一定等于水自身的重力。
38.一辆洒水车,空车质量6t,所装水的质量为5000kg,车轮与地面的总接触面积为0.55m2,在水平路面前进的过程中,受到的阻力是车总重力的0.05倍。(忽略燃油质量,g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)所装水受到的重力;
(2)装满水的洒水车静止在水平路面时,洒水车对地面的压强;
(3)装满水时,匀速行驶的洒水车所受牵引力。
【答案】(1)所装水受到的重力为5×104N;
(2)装满水的洒水车静止在水平路面时,洒水车对地面的压强为2×105Pa;
(3)装满水时,匀速行驶的洒水车所受牵引力为5.5×103N。
【分析】(1)根据G=mg求出水的重力;
(2)根据G=mg求出空车的重力,装满水的洒水车静止在水平路面时,洒水车对地面的压力等于车和水的总重力,根据p求出装满水的洒水车静止在水平路面时,洒水车对地面的压强;
(3)根据f=0.05G求出装满水时,匀速行驶的洒水车所受的阻力,洒水车匀速行驶时,洒水车的牵引力等于受到的阻力。
【解答】解:(1)水的重力:G水=m水g=5000kg×10N/kg=5×104N;
(2)空车的重力:G车=m车g=6×1000kg×10N/kg=6×104N;
装满水的洒水车静止在水平路面时,洒水车对地面的压力:F=G总=G车+G水=6×104N+5×104N=1.1×105N,
装满水的洒水车静止在水平路面时,洒水车对地面的压强:p2×105Pa;
(3)装满水时,匀速行驶的洒水车所受的阻力:f=0.05G总=0.05×1.1×105N=5.5×103N,
洒水车匀速行驶时,洒水车的牵引力与受到的阻力是一对平衡力,根据二力平衡条件可知,装满水时,匀速行驶的洒水车所受牵引力:F牵=f=5.5×103N。
答:(1)所装水受到的重力为5×104N;
(2)装满水的洒水车静止在水平路面时,洒水车对地面的压强为2×105Pa;
(3)装满水时,匀速行驶的洒水车所受牵引力为5.5×103N。
【点评】本题考查压强公式、重力公式以及二力平衡条件的应用,是一道力学综合题,有一定的难度。
39.某型号载重卡车的技术参数如下表所示,它匀速行驶时所受的摩擦力是其总重力的0.2倍,g取10N/kg。
卡车空载质量 最大载货量 轮胎个数 行驶时每个轮胎与地面的接触面积 行驶时的最大速度
2.2×104kg 5×104kg 12 5dm2 90km/h
(1)该卡车空载时,所受的重力是多少?
(2)该卡车空载,在水平路面上匀速直线行驶时所受的牵引力是多少?
(3)已知某高架桥能承受的最大压强为1×106Pa,该卡车满载时是否会对水平桥面造成损坏?
【答案】(1)该卡车空载时,所受的重力是2.2×105N;
(2)该卡车空载,在水平路面上匀速直线行驶时所受的牵引力是4.4×104N;
(3)已知某高架桥能承受的最大压强为1×106Pa,该卡车满载时否会对水平桥面造成损坏。
【分析】(1)根据重力公式得出该卡车空载时所受的重力;
(2)因卡车匀速直线行驶,处于平衡状态,受到牵引力等于车受到的阻力;
(3)该卡车满载时自由静止在水平桥面,该卡车满载时对水平桥面的压力等于重力大小,得出受力面积,由压强公式得出对桥面的压强,据此分析。
【解答】解:(1)该卡车空载时所受的重力
(2)因卡车匀速直线行驶,处于平衡状态,即
(3)该卡车满载时自由静止在水平桥面,该卡车满载时对水平桥面的压力为
受力面积S=12×5dm2=60dm2=0.6m2
对桥面的压强
所以,该卡车满载时会对桥面造成损坏。
答:
(1)该卡车空载时,所受的重力是2.2×105N;
(2)该卡车空载,在水平路面上匀速直线行驶时所受的牵引力是4.4×104N;
(3)已知某高架桥能承受的最大压强为1×106Pa,该卡车满载时否会对水平桥面造成损坏。
【点评】本题考查重力公式、二力平衡条件、压强公式的运用,难度不大。
40.如图所示,铁桶的重力为20N,桶的底面积为100cm2,往桶里倒入2.5kg的水,水的深度为15cm,平放在面积为1m2的水平台面上。求:
(1)水对桶底的压强。
(2)水对桶底的压力。
(3)桶对水平台面的压强。
【答案】(1)水对桶底的压强为1500Pa;
(2)水对桶底的压力为15N;
(3)桶对水平台面的压强为4500Pa。
【分析】(1)知道桶内水的深度,根据p=ρgh求出水对桶底的压强;
(2)根据F=pS求出桶底受到水的压力;
(3)知道水的质量,根据G=mg求出水的重力,台面受到桶的压力等于铁桶和水的总重力之和。已知桶底面积,利用公式p求桶对水平台面的压强。
【解答】解:(1)水对桶底的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1500Pa;
(2)由p可得桶底受到水的压力:
F=pS=1500Pa×100×10﹣4m2=15N;
(3)桶里水的重力:
G水=m水g=2.5kg×10N/kg=25N,
台面受到桶的压力:
F′=G桶+G水=20N+25N=45N,
桶对水平台面的压强:
p′4500Pa。
答:(1)水对桶底的压强为1500Pa;
(2)水对桶底的压力为15N;
(3)桶对水平台面的压强为4500Pa。
【点评】本题考查压力、压强的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,要知道在水平面上压力等于物体自身的重力,最容易出错的是受力面积的判断,本题给出了台面的面积,这是一个陷阱,受力面积指的是两个物体相互接触的面积,所以做题的时候一定要注意,还要注意解题过程中单位的换算。
41.杭州亚运会田径铁饼赛场上,几只萌萌的机器狗很是吸引眼球,他们来来回回运送铁饼,四个小腿忙个不停,这是世界上首次在体育赛事中运用机器狗来运送铁饼。机器狗自身质量为18kg,背上有个卡槽,能够承受2kg的铁饼(如图),铁饼掷出后,机器狗跑到工作人员处由工作人员把铁饼放置在卡槽上,随后操控机器狗将铁饼运送至起点处。完成任务后,机器狗“趴”在场边继续等待指令。已知机器狗脚与地面的总接触面积为200cm2,以4m/s的速度匀速直线运送铁饼,用时10s,假设机器狗背着铁饼在前进过程中驱动力为其总重的0.2倍,求:
(1)假设机器狗背着铁饼匀速前进,此时受到的摩擦力为多少N?
(2)机器狗背着铁饼站立在水平地面上静止时,对地面的压强是多大?
【答案】(1)机器狗受到的摩擦力为40N;
(2)机器狗对地面的压强为10000Pa。
【分析】(1)根据驱动力和重力的关系求出驱动力,已知机器狗做匀速直线运动,则驱动力和摩擦力是一对平衡力,则摩擦力大小等于驱动力的大小;
(2)根据G=mg得出机器狗的总重力,对地面的压力F=G,已知受力面积,根据p得到对地面的压强。
【解答】解:(1)已知机器狗背着铁饼在前进过程中驱动力为其总重的0.2倍,即驱动力F=0.2G=0.2×(m狗+m饼)g=0.2×(18kg+2kg)×10N/kg=40N,因为机器狗做匀速直线运动,受力平衡,所以摩擦力等于驱动力,即f=F=40N;
(2)已知机器狗背着铁饼站立在水平地面上静止时,对地面的压力F压=G=(18kg+2kg)×10N/kg=200N,受力面积S=200cm2=200×10﹣4m2=0.02m2,所以机器狗对地面的压强p10000Pa。
答:(1)机器狗受到的摩擦力为40N;
(2)机器狗对地面的压强为10000Pa。
【点评】本题考查二力平衡和压强的计算,难度不大,属于基础性题目。
42.冰面能够承受的压强为1.2×104Pa,质量为60kg的人,每只鞋底与冰面的接触面积为200cm2。(g取10N/kg)
(1)当他双脚站立在水平冰面上静止时,求他对冰面的压力;
(2)通过计算说明他是否能安全地站在冰面上;
(3)若他站在一块质量可以忽略不计的木板上,而不会把冰面压裂,求木板的最小面积。
【答案】(1)他对冰面的压力为600N;
(2)他不能安全地站在冰面上;
(3)木板的最小面积为0.05m2。
【分析】(1)当他双脚站立在水平冰面上静止时,他对冰面的压力等于他的重力,根据F=G=mg求得压力的大小;
(2)根据p求他站在冰面上时,对冰面的压强,与安全压强比较,得出结论;
(3)根据p求木板的最小面积。
【解答】解:(1)他对冰面的压力:F=G=mg=60kg×10N/kg=600N;
(2)他双脚站立时对冰面的压强:

比较可知,他对冰面的压强大于冰面能承受的最大压强,所以他不能安全地站在冰面上;
(3)根据p可得,木板的最小面积:

答:(1)他对冰面的压力为600N;
(2)他不能安全地站在冰面上;
(3)木板的最小面积为0.05m2。
【点评】本题考查重力、压力和压强的相关计算,难度一般。
43.美丽乡村建设道路加宽工程完成后,检测部门在新修路面适当位置钻取了4个圆柱形样本进行质量检测(每个样本底面积100cm2、高25cm)。除了水泥标号、砂石比例等指标都合格外,还要求混凝土的密度标准不得小于2.6×103kg/m3。质量检测员将取回的所有样本称得总质量为30kg。求:
(1)所取样本的总重力是多少?
(2)通过样本分析,浇筑的混凝土对地面的压强是多少?
(3)计算分析该项工程混凝土密度标准是否合格?
【答案】(1)所取样本的总重力是300N;
(2)通过样本分析,浇筑的混凝土对地面的压强约是7500Pa;
(3)该项工程混凝土的密度合格。
【分析】(1)已知样本的总质量,根据G=mg可求样本的总重力;
(2)样本对地面的压力等于自身的重力,利用p求出浇筑的混凝土对地面的压强;
(3)根据体积公式计算混凝土样本的总体积,根据密度公式计算混凝土的密度,比较大小可知是否合格。
【解答】解:(1)已知样本的总质量:m=30kg,则样本的重力:G=mg=30kg×10N/kg=300N;
(2)样本对地面的压力等于自身的重力,则浇筑的混凝土对地面的压强:
p7500Pa;
(3)混凝土样本的总体积:V=4Sh=4×100×10﹣4m2×0.25m=0.01m3,
则混凝土样本的密度为:
ρ3×103kg/m3>2.6×103kg/m3,故混凝土样本的密度高于标准的密度,故该项工程混凝土的密度合格。
答:(1)所取样本的总重力是300N;
(2)通过样本分析,浇筑的混凝土对地面的压强约是7500Pa;
(3)该项工程混凝土的密度合格。
【点评】本题考查重力公式、密度公式以及压强公式的应用,是一道综合题。
44.货车超载运输会严重破坏公路、桥梁等公共设施,缩短其使用寿命,增加其维护成本,甚至会给公路、桥梁结构带来灾难性的破坏,所以国家规定载货车辆对地面的压强不能大于7×105Pa。一辆在水平路面上行驶的货车,车与货物总质量是1.3×104kg,车轮与地面接触总面积是0.13m2。(g取10N/kg)求:
(1)货车对路面的压力是多少?
(2)货车对路面的压强是多少?按照国家制定的标准,这辆货车是否超载?
(3)若要货车对路面的压强符合国家制定的标准,至少需要从这辆货车上卸下多少千克的货物?
【答案】(1)货车对路面的压力是1.3×105N;
(2)货车对路面的压强是1×106Pa,按照国家制定的标准,这辆货车超载;
(3)若要货车对路面的压强符合国家制定的标准,至少需要从这辆货车上卸下3.9×103千克的货物。
【分析】(1)货车对水平路面的压力和自身的重力相等,根据F=G=mg求出货车对路面的压力F;
(2)知道货车对路面的压力和车轮与地面接触总面积,根据p求出对路面的压强,然后与国家制定的标准比较得出答案;
(3)若要货车对路面的压强符合国家制定的标准,根据p的变形式F=pS求出车对地面的压力F′,根据ΔG=ΔF=F﹣F′得出至少需要从这辆货车上卸下的货物的重力,根据G=mg得出至少需要从这辆货车上卸下的货物的质量。
【解答】解:(1)货车对水平路面的压力:F=G=mg=1.3×104kg×10N/kg=1.3×105N;
(2)货车对路面的压强:p1×106Pa,
因为1×106Pa>7×105Pa,所以这辆货车超载;
(3)若要货车对路面的压强符合国家制定的标准,则车对地面的压力:F′=p′S=7×105Pa×0.13m2=9.1×104N,
至少需要从这辆货车上卸下的货物的重力:ΔG=ΔF=F﹣F′=1.3×105N﹣9.1×104N=3.9×104N,
至少需要从这辆货车上卸下的货物的质量:Δm3.9×103kg。
答:(1)货车对路面的压力是1.3×105N;
(2)货车对路面的压强是1×106Pa,按照国家定的标准,这辆货车超载;
(3)若要货车对路面的压强符合国家制定的标准,至少需要从这辆货车上卸下3.9×103千克的货物。
【点评】本题考查了压力和压强的计算,关键是知道水平面上物体的压力和自身的重力相等。
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