第70页

信息发布者:
D
B
A
$1.12×10^{-2}$
$2.14×10^{4}$
1500
不变
解:(1)卡车的总质量$m_{总}=2\ \mathrm{t}+10\ \mathrm{t}=12\ \mathrm{t}=1.2×10^{4}\ \mathrm{kg}$
卡车对桥面的压力$F=G=m_{总}g=1.2×10^{4}\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1.2×10^{5}\ \mathrm{N}$
卡车对桥面的压强$p=\frac{F}{S}=\frac{1.2×10^{5}\ \mathrm{N}}{0.2\ \mathrm{m}^2}=6×10^{5}\ \mathrm{Pa}$
因为$6×10^{5}\ \mathrm{Pa}>5×10^{5}\ \mathrm{Pa},$所以卡车不能安全通过大桥。
(2)大桥能承受的最大压力$F_{最大}=p_{最大}S=5×10^{5}\ \mathrm{Pa}×0.2\ \mathrm{m}^2=10^{5}\ \mathrm{N}$
卡车的最大总质量$m_{总}'=\frac{G_{最大}}{g}=\frac{F_{最大}}{g}=\frac{10^{5}\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=10^{4}\ \mathrm{kg}=10\ \mathrm{t}$
最多能装货物的质量$m_{货}=m_{总}'-m_{车}=10\ \mathrm{t}-2\ \mathrm{t}=8\ \mathrm{t}$
【分析】
要解决这道题,首先回忆压强的计算公式$p=\frac{F}{S}$,明确增大压强的两种方法:①在受力面积$S$一定时,增大压力$F$;②在压力$F$一定时,减小受力面积$S$。接下来逐个分析选项,判断各选项是增大还是减小压强:
选项A、B、C均通过增大受力面积来减小压强,不符合题意;
选项D通过增大压力来增大压强,符合题意。
【解析】
根据压强公式$p=\frac{F}{S}$,对各选项逐一分析:
A. 房屋建在承重面积更大的地基上,是在压力一定时,增大受力面积,减小压强,不符合题意;
B. 通过沼泽地时脚下垫木板,是在压力一定时,增大受力面积,减小压强,防止陷入沼泽,不符合题意;
C. 载重汽车装有很多轮子,是在压力一定时,增大受力面积,减小压强,保护路面,不符合题意;
D. 压路机的碾子质量很大,由$G=mg$可知,其重力大,对地面的压力大,在受力面积一定时,通过增大压力来增大压强,符合题意。
【答案】
D
【知识点】
压强的影响因素;增大压强的方法
【点评】
本题考查压强的应用,需结合生活情景判断压强变化,要求学生熟练掌握增大、减小压强的方法,能将物理知识与实际生活结合,区分不同场景下的压强调控方式。
【难度系数】
0.8
【分析】
要解决这个问题,需从压强的影响因素入手。冰面即将破裂,说明此时人对冰面的压强超过了冰面的承受极限,因此需要减小人对冰面的压强。根据压强公式$p=\frac{F}{S}$,在压力$F$(等于人的重力,大小不变)的情况下,减小压强的有效方法是增大受力面积$S$。接下来逐一分析选项:
1. 选项A:立即向岸边跑去,跑步时人脚对冰面的压力会大于自身重力(跑步存在冲击力),且单脚着地受力面积小,会使压强增大,冰面更容易破裂;
2. 选项B:就地趴伏在冰面上,能大幅增大人与冰面的接触面积,在压力不变时,可减小对冰面的压强,避免冰面破裂;
3. 选项C:改成单脚站立,受力面积减小,压力不变,压强会增大,冰面更易破裂;
4. 选项D:站在原处不动,人对冰面的压强没有变化,冰面仍会破裂。因此正确措施是B。
【解析】
根据压强公式$p=\frac{F}{S}$,人对冰面的压力$F=G$(人的重力,大小不变),要减小对冰面的压强,需增大受力面积$S$:
A选项:跑步时脚对冰面的压力大于重力,且受力面积小,压强增大,冰面易破裂,错误;
B选项:趴伏在冰面上,受力面积显著增大,压强减小,能避免冰面破裂,正确;
C选项:单脚站立受力面积减小,压强增大,冰面易破裂,错误;
D选项:站在原处不动,压强不变,冰面仍会破裂,错误。
【答案】
B
【知识点】
压强的影响因素、减小压强的方法
【点评】
本题考查压强知识在实际生活中的应用,需结合压强公式分析不同措施对压强的影响,引导学生将物理知识与生活场景结合,学会用物理原理解决实际问题。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先,水平桌面上的物体对桌面的压力等于自身重力,所以先通过密度、体积与重力的关系分析压力之比;再根据均匀柱体对桌面的压强公式$p=ρgh$,分析压强之比。
1. 压力分析:A、B是同密度的铜块,体积比等于长度比(高度、宽度相同),由$G=mg=ρVg$可知,重力比等于体积比,即压力比等于体积比;
2. 压强分析:均匀柱体对桌面的压强可推导为$p=ρgh$,A、B密度和高度均相同,所以压强相等。
【解析】
1. 计算压力之比
水平桌面的压力等于物体的重力,即$ F = G = mg = \rho Vg $。
已知A、B为同一块均匀铜块截取而成,密度$ \rho $相同,且二者高度、宽度均相同,长度比$ L_A:L_B=3:1 $,则体积比:
$ \frac{V_A}{V_B} = \frac{L_A · S_{\mathrm{横}}}{L_B · S_{\mathrm{横}}} = \frac{L_A}{L_B} = \frac{3}{1} $
因此压力之比:
$ \frac{F_A}{F_B} = \frac{G_A}{G_B} = \frac{\rho V_A g}{\rho V_B g} = \frac{V_A}{V_B} = \frac{3}{1} $
2. 计算压强之比
对于均匀柱体,对水平桌面的压强可推导为:
$ p = \frac{F}{S} = \frac{G}{S} = \frac{mg}{S} = \frac{\rho Vg}{S} = \frac{\rho Shg}{S} = \rho gh $
A、B的密度$ \rho $相同,高度$ h $相同,故:
$ p_A = \rho gh $,$ p_B = \rho gh $
则压强之比:
$ \frac{p_A}{p_B} = \frac{\rho gh}{\rho gh} = \frac{1}{1} $
综上,$ F_A:F_B=3:1 $,$ p_A:p_B=1:1 $,对应选项A。
【答案】
A
【知识点】
1. 压力的计算
2. 固体压强的计算
3. 密度公式的应用
【点评】
本题考查均匀柱体对水平桌面的压力与压强的比例计算,核心是理解水平面上压力与重力的等量关系,以及均匀柱体压强公式的推导,需灵活运用密度、重力、压强的相关公式进行比例推导。
【难度系数】
0.7
【分析】
(1) 要计算每只鞋印的面积,首先先算出单个方格的面积,然后按照“不足半格的不计数,大于半格的计一格”的规则数出鞋印所占的方格数,用方格数乘以单个方格面积得到鞋印面积,最后换算单位为平方米。
(2) 计算双脚站立时对地面的压强,首先根据重力公式$G=mg$算出小丽的重力,她双脚站立时对地面的压力等于自身重力;然后得到双脚的总接触面积,再利用压强公式$p=\frac{F}{S}$计算压强,最后按要求用科学记数法保留三位有效数字。
【解析】
(1) 单个方格的边长为$2cm=0.02m$,单个方格的面积:
$S_0=(0.02m)^2=4×10^{-4}m^2$
按照规则数出每只鞋印所占方格数为28格,因此每只鞋印的面积:
$S_1=28×4×10^{-4}m^2=1.12×10^{-2}m^2$
(2) 小丽的重力:
$G=mg=48kg×10N/kg=480N$
双脚站立时,对地面的压力等于自身重力,即$F=G=480N$
双脚站立时的总接触面积:
$S=2×S_1=2×1.12×10^{-2}m^2=2.24×10^{-2}m^2$
根据压强公式计算压强:
$p=\frac{F}{S}=\frac{480N}{2.24×10^{-2}m^2}≈2.14×10^4Pa$
【答案】
(1) $\boldsymbol{1.12×10^{-2}}$
(2) $\boldsymbol{2.14×10^4}$
【知识点】
1. 方格法估面积
2. 重力的计算
3. 压强的计算
【点评】
本题结合实际情景考查重力与压强的计算,核心是掌握方格法估算面积的规则,明确水平面上压力与重力的关系,同时要注意单位换算和有效数字的规范保留。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先明确压强公式$ p = \frac{F}{S} $,水平桌面上方物体对桌面的压力等于自身重力。对于图(a),沿水平虚线切去一半后,剩余部分重力变为原来的一半,压力也变为原来的一半,受力面积不变,代入公式计算压强;对于图(b),沿竖直虚线切去一半后,剩余部分的压力和受力面积均变为原来的一半,结合压强公式推导压强的变化情况。
【解析】
1. 计算正方体的总重力:
$ G = mg = 3\mathrm{kg} × 10\mathrm{N/kg} = 30\mathrm{N} $。
2. 分析图(a)的情况:
沿水平虚线去掉一半后,剩余部分的重力$ G' = \frac{1}{2}G = \frac{1}{2} × 30\mathrm{N} = 15\mathrm{N} $,对桌面的压力$ F' = G' = 15\mathrm{N} $。
正方体的底面积(受力面积)$ S = (10\mathrm{cm})^2 = 100\mathrm{cm}^2 = 0.01\mathrm{m}^2 $,受力面积不变。
则剩余部分对桌面的压强:
$ p' = \frac{F'}{S} = \frac{15\mathrm{N}}{0.01\mathrm{m}^2} = 1500\mathrm{Pa} $。
3. 分析图(b)的情况:
沿竖直虚线去掉一半后,剩余部分的压力$ F'' = \frac{1}{2}G = 15\mathrm{N} $,受力面积$ S'' = \frac{1}{2}S = 0.005\mathrm{m}^2 $。
此时压强$ p'' = \frac{F''}{S''} = \frac{15\mathrm{N}}{0.005\mathrm{m}^2} = 3000\mathrm{Pa} $;
原来的压强$ p = \frac{G}{S} = \frac{30\mathrm{N}}{0.01\mathrm{m}^2} = 3000\mathrm{Pa} $,因此压强不变。
【答案】
1500;不变
【知识点】
固体压强计算,压力受力面积分析
【点评】
本题考查固体压强的计算与变化判断,核心是明确不同切割方式下压力和受力面积的变化关系,结合压强公式分析,需牢记水平面上物体对桌面的压力等于自身重力。
【难度系数】
0.6
【分析】
要判断卡车能否安全通过大桥,需先计算卡车对桥面的压强,再与大桥能承受的最大压强对比。具体思路如下:
1. 第一问:水平面上物体对接触面的压力等于自身总重力,先计算卡车和货物的总质量,根据$G=mg$算出总重力即压力,再利用压强公式$p=\frac{F}{S}$计算卡车对桥面的压强,将其与大桥最大承受压强比较,若计算压强更大,则不能安全通过。
2. 第二问:若不能安全通过,先由$p=\frac{F}{S}$的变形公式$F=pS$算出大桥能承受的最大压力,该压力等于卡车和货物的最大总重力,再根据$m=\frac{G}{g}$算出最大总质量,最后用最大总质量减去卡车自身质量,得到最多能装货物的质量。
【解析】
(1)卡车和货物的总质量:
$m_{总}=m_{车}+m_{货}=2×10^{3}kg+10×10^{3}kg=1.2×10^{4}kg$
卡车对桥面的压力等于总重力:
$F=G_{总}=m_{总}g=1.2×10^{4}kg×10N/kg=1.2×10^{5}N$
卡车对桥面的压强:
$p=\frac{F}{S}=\frac{1.2×10^{5}N}{0.2m^{2}}=6×10^{5}Pa$
因为$6×10^{5}Pa>5×10^{5}Pa$,所以卡车不能安全通过大桥。
(2)大桥能承受的最大压力:
$F_{最大}=p_{最大}S=5×10^{5}Pa×0.2m^{2}=10^{5}N$
卡车的最大总质量:
$m_{总最大}=\frac{G_{最大}}{g}=\frac{F_{最大}}{g}=\frac{10^{5}N}{10N/kg}=10^{4}kg=10t$
最多能装货物的质量:
$m_{货最大}=m_{总最大}-m_{车}=10t-2t=8t$
【答案】
(1)卡车不能安全通过大桥;(2)$8t$
【知识点】
压强的计算、重力的计算、压力与重力的关系
【点评】
本题考查压强和重力公式的综合应用,关键是明确水平面上物体对接触面的压力等于自身总重力,计算时注意单位统一与换算,属于基础应用型题目。
【难度系数】
0.8