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文檔簡介
專題14壓強(qiáng)計(jì)算類題型
1.壓強(qiáng)公式及其變形公式
(1)壓強(qiáng):p=—(普遍運(yùn)用)
S
(2)p=Pgh(適用于液體、氣體)
2.物理量常用單位及其換算
(1)力的國際單位是N,受力面積國際單位是布,壓強(qiáng)的國際單位是Pa。
(2)1Pa=lN/m2
262
(3)面積單位換算:1墟=10一針lmm=i0-m
3.利用壓強(qiáng)公式解決計(jì)算題時思維方法
A.對壓強(qiáng)公式/?=—的理解
S
(1)壓力F的大小不肯定等于重力,方向也不肯定是豎直向下,壓力與物體表面垂直;
(2)受力面積S是指物體相互擠壓的面積,與物體表面積不肯定相等。
(3)運(yùn)用壓強(qiáng)公式計(jì)算時,F(xiàn)的單位是牛頓(N),受力面積S的單位要用平方米(in?),壓
強(qiáng)的單位是帕(Pa)。
(4)壓強(qiáng)公式P=F/S既適用與固體,又適用與液體,也適用與氣體。
B.利用液體壓強(qiáng)公式求解問題時應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的地方:
應(yīng)用的公式是P=Pgh;h是指深度,表示從自由液面到計(jì)算壓強(qiáng)的那點(diǎn)之間的豎直距離,
即深度是由上往下量的。
1
1.(2024?濱州)質(zhì)量為100g底面積為20cm2的薄壁容器中盛有500g水,將容器放置在水
平地面上,如圖所示,容器內(nèi)水深h為20cm,則水對容器底部的壓強(qiáng)為—Pa,容器底部
對地面的壓強(qiáng)為Pa(P2rl.0X103kg/m3,g取10N/kg)
【答案】2000;3000?
【解析】(1)水對容器底部的壓強(qiáng):
p=Pgh=l.0X103kg/m3X10N/kgX0.2m=2000Pa;
(2)容器底部對地面的壓力:
F=G&=(m水+m容)g=(0.5kg+0.1kg)X10N/kg=6N,
容器底部對地面的壓強(qiáng):
P,=E=6N=3000Pa
S20X1042o
2.(2024?萊蕪)如圖所示,同種材料制成的實(shí)心圓柱體A和B放在水平地面上,高度之比
為hA:hB=2:1,底面積之比SA:SB=1:2,它們對地面的壓力和壓強(qiáng)分別是FA、FB和則pB,
則FA、FB=,PA、PB=
【答案】1:1;2:1o
【解析】同種材料制成的兩個實(shí)心圓柱體,其密度相同都為P,
則圓柱體對水平地面的壓強(qiáng):
p=F:=2=mg=PVg=PSgh=pgh
SSSSS
實(shí)心圓柱體A和B對水平地面的壓強(qiáng)分別為:
PA=PghA?PB=PghB,
所以,也/叢=z;
PBPABhB1
2
對水平地面的壓力之比:£A|APAx2AX1=1:1。
===_2
FBPB$BPBSB12
3.(2024?岳陽)人工智能漸漸融入我們的生活。如圖所示,某餐廳的送餐機(jī)器人的質(zhì)量為
40kg,它與地面的接觸面積為O.Olml
(1)求送餐機(jī)器人的重力;
(2)送餐機(jī)器人的外殼是由玻璃鋼材料制作的。有一小塊玻璃鋼材料的質(zhì)量為90g,體
積為50cm:求該材料的密度;
(3)若送餐機(jī)器人托著3kg的物體,求此時機(jī)器人對水平地面的壓強(qiáng)。
【解析】解:
(1)送餐機(jī)器人的重力:
G=mg=40kgX10N/kg=400N;
(2)該材料的密度:
P=—=——=L8g/cm3;
V50cm3
(3)送餐機(jī)器人托著3kg的物體,總質(zhì)量:
m&=3kg+40kg=43kg,
總重力:
G息=m總g=43kgX10N/kg=430N,
此時機(jī)器人對水平地面的壓力:
F=Ge=430N,
此時機(jī)器人對水平地面的壓強(qiáng):
4
p=£==4.3X10Pao
S0.01m2
答:(1)送餐機(jī)器人的重力為MON;
(2)該材料的密度為1.8g/cn?;
3
(3)此時機(jī)器人對水平地面的壓強(qiáng)為4.3X104Pa。
4.(2024?濰坊)電動汽車是正在大力推廣的新型交通工具,它具有節(jié)能、環(huán)保的特點(diǎn),如
圖,是一輛停放在水平地面上的電動汽車,質(zhì)量為1.6Xl(fkg,每個輪胎和地面的接觸面積
為2義1()-%2,g取10N/kg,求:
(1)車對地面的壓力;
(2)車對地面的壓強(qiáng)。
【答案】⑴車對地面的壓力為1.6X10%;
(2)車對地面的壓強(qiáng)為2Xl()5pa。
【解析】(1)車對地面的壓力:
F=G=mg=l.6X103kgX10N/kg=l.6X104N;
(2)車對地面的壓強(qiáng):
1-6X10%,2xl03pao
S4X2X10-2m2
5.(2024?福建)將平底薄壁直圓筒狀的空杯,放在飲料機(jī)的水平杯座上接飲料。杯座受到
的壓力F隨杯中飲料的高度h改變的圖象如圖。飲料出口的橫截面積Si=0.8cm2,飲料流
出的速度v=50cm/s,杯高H=10cm,杯底面積S2=30cm2,g取10N/kg。
(1)裝滿飲料時,杯底受到飲料的壓力為多大?
(2)飲料的密度為多大?
(3)設(shè)杯底與杯座的接觸面積也為S2,飲料持續(xù)流入空杯5s后關(guān)閉開關(guān),杯對杯座的
壓強(qiáng)為多大?
【解析】解:
(1)由圖可知空杯對杯座的壓力:Fo=O.9N;
裝滿飲料時,杯對杯座的壓力:Fi=4.5N;
4
因杯子為平底薄壁直圓筒狀,
所以杯底受到飲料的壓力:F=Fi-F0=4.5N-0.9N=3.6NO
(2)飲料的質(zhì)量:m=殳=工=6N=0.36kg;
gglON/kg
杯中飲料的體積:V=S2H=30cm2x10cm=300cm3=3X10-'m3;
則飲料的密度:P=螞=°?>kg=i.2Xl(fkg/m3;
V3X10-V
(3)飲料持續(xù)流入空杯5s,則流入杯中飲料的質(zhì)量:
mi=PSivt=l.2X103kg/m3X0.8X10-4m2X0.5m/sX5s=0.24kg;
此時飲料對杯底的壓力:F2=mig=0.24kgX10N/kg=2.4N,
if1n*
此時杯對杯座的壓強(qiáng):p=———2=O?9M+2.4W=].ixiO3Pa?
S230X10-4m2
答:(1)裝滿飲料時,杯底受到飲料的壓力為3.6N;
(2)飲料的密度為LZXIO'kg/n?;
(3)設(shè)杯底與杯座的接觸面積也為S2,飲料持續(xù)流入空杯5s后關(guān)閉開關(guān),杯對杯座的
壓強(qiáng)為1.lX103Pao
6.(2024?臨沂)2024年12月24日,我國自主研發(fā)的全球最大水陸兩棲飛機(jī)AG600首飛勝
利,可為“海上絲綢之路”航行平安供應(yīng)最快速有效的支援與平安保障。它的最大飛行速度
為560km/h,最大航程為4500km,巡航速度(經(jīng)濟(jì)、節(jié)油的飛行速度)為500km/h。某次起
飛前,飛機(jī)靜止在水平跑道上,總質(zhì)量為51t,輪胎與跑道的總接觸面積為0.6m?(P*
=1.OX103kg/m3,g=10N/kg)o求:
(1)飛機(jī)靜止在跑道上時對跑道的壓強(qiáng)是多少?
(2)起飛后,飛機(jī)在空中直線飛行1400km,所須要的最短時間是多少?
(3)飛機(jī)到達(dá)目的地著陸后,漂移在水面上,排開水的質(zhì)量為46t,此時飛機(jī)受到的重力
是多少?艙底某處距水面L5m,水對該處產(chǎn)生的壓強(qiáng)是多少?
【答案】(1)飛機(jī)靜止在跑道上時對跑道的壓強(qiáng)是8.5Xl()5pa;
(2)起飛后,飛機(jī)在空中直線飛行1400km,所須要的最短時間是2.5h;
(3)飛機(jī)受到的重力是4.6X1()5N;水對艙底產(chǎn)生的壓強(qiáng)是1.5X104Pa。
【解析】(1)飛機(jī)在水平地面上,對地面的壓力F=G=mg,然后依據(jù)p=E計(jì)算飛機(jī)對跑道的
S
壓強(qiáng)。
5
飛機(jī)靜止在跑道上,對跑道的壓力為:
F=G=mg=51X103kgX10N/kg=5.1X106N;
則飛機(jī)對跑道的壓強(qiáng)為:
5
p=F^.lX10N=85X105pa;
S0.6m2
(2)確定飛機(jī)飛行的最大速度,依據(jù)公式t=且可得飛機(jī)所需的最短時間。
V
飛機(jī)的最大飛行速度為560km/h,
由v二且得,飛機(jī)所需的最短時間為:
t
t=s-=1400km=25h;
v560kin/h
(3)依據(jù)F浮=G及F浮=6排可得飛機(jī)的重力;依據(jù)p=Pgh可得水對艙底的壓強(qiáng)。
飛機(jī)到達(dá)目的地著陸后,漂移在水面上,由漂移條件可得F^G飛機(jī),
由阿基米德原理可得,飛機(jī)受到的浮力為:F浮=G排,
所以,可得此時飛機(jī)的重力為:
35
G飛機(jī)=G排=m排g=46X10kgX10N/kg=4.6X10N;
水對艙底的壓強(qiáng)為:
33
p=P水gh=1.0X10kg/mX1ON/kgXI.5m=l.5X10%
7.(2024?泉州模擬)我國從20世紀(jì)70年頭起先大規(guī)模研制潛水器,現(xiàn)已達(dá)到國際領(lǐng)先水
平。2010年7月下水的“蛟龍?zhí)枴鄙詈撍?,是我國自主研制的,若“蛟龍?zhí)枴睗撍?/p>
器下潛至5000m,(p1.03X103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)它受到的海水壓強(qiáng)大約是多少?
(2)若蛟龍?zhí)柹系囊灰暡齑翱诿娣e為0.5m?,則該窗口所承受海水的壓力為多少?
【解析】解:(1)潛水器受到海水的壓強(qiáng):
p=Pgh=1.03X103kg/m3X1ON/kgX5000m=5.15X107Pa;
(2)視察窗口的面積S=0.Sil?,
由p=£可得,視察窗受到的壓力:
S
F=pS=5.15X107PaX0.5m2=2.575X107N?
答:(1)它受到的海水壓強(qiáng)大約是5.15Xl(fPa;
(2)該窗口所承受海水的壓力為2.575XIO’N。
6
8.(2024?朝陽區(qū)校級模擬)我國自主研制的深海載人深潛器“蛟龍”號圓滿完成了7km級
海試。它有一個50cm2的視察窗,當(dāng)它在7km深處時(海水的密度為1.0義lO'kg/m',g
取10N/kg)。求:
(1)海水產(chǎn)生的壓強(qiáng);
(2)視察窗受到的海水壓力。
【解析】解:(1)海水產(chǎn)生的壓強(qiáng):
p=Pgh=1.OX103kg/m3X10N/kgX7000m=7X107Pa;
(2)由P=£可得,視察窗受到的海水壓力:
s
F=pS=7X107PaX50X10-4m2=3.5X10%。
答:(1)海水產(chǎn)生的壓強(qiáng)為7X10,Pa;
(2)視察窗受到的海水壓力為3.5X105。
9.(2024?長春模擬)如圖所示,水平桌面的中心放著一個底面積為0.(Mm?、重20N的圓形
魚缸,魚缸內(nèi)裝有深0.2m、重100N的水。(g=10N/kg)
求:(1)水對魚缸底的壓強(qiáng);
(2)水對魚缸底的壓力。
【解析】解:(1)魚缸底部受到的水的壓強(qiáng):
p水=P水gh=l.OX103kg/m3X10N/kgX0.2m=2X103Pa;
(2)由p=£可得,水對魚缸底部的壓力:
S
Fzf<=p水S=2XlO'PaXO.04m2=80N?
答:(1)水對容器底的壓強(qiáng)為2Xl(fpa;
(2)容器底受到水的壓力為80N。
10.(2024?古田縣校級模擬)如圖所示,把一只平底玻璃杯放在水平桌面上,在瓶內(nèi)裝入
150g的水,杯子與桌面的接觸面積是lOcnK取g=10N/kg,求:
(1)水對杯底的壓強(qiáng);
(2)水對杯底的壓力;
(3)若桌面所受玻璃杯的壓強(qiáng)是2.7Xl()3pa,求玻璃杯的質(zhì)量。
7
12cm
【解析】解:(1)杯內(nèi)水的深度:
h=12cm=0.12m,
水對杯底的壓強(qiáng):
p=Pgh=l.0X103kg/m3X10N/kgX0.12m=1200Pa;
(2)由p=£可得,水對杯底的壓力:
s
F=pS=1200PaX10X10m2=l.2N;
(3)桌面所受玻璃杯的壓力:
F'=pzS=2.7X103PaX10X10-4m2=2.7N,
因水平面上物體的壓力和自身的重力相等,
所以,玻璃杯的總質(zhì)量:
=—=2.7N=0.27kg=270g,
gg10N/kg
則玻璃杯的質(zhì)量:
m杯=m-m水=270g-150g=120go
答:(1)水對杯底的壓強(qiáng)為1200Pa;
(2)水對杯底的壓力為L2N;
(3)玻璃杯的質(zhì)量為120go
11.(2024靜安二模)水平地面上有一個質(zhì)量為1千克、底面積為2X10-2米。的薄壁容器,
容器內(nèi)盛有質(zhì)量為4千克的水,水深0.3米。求:
①水的體積V水。
②水對容器底部的壓強(qiáng)p水。
③容器對地面的壓強(qiáng)p容。
【答案】①4X10「3米3;②2940帕;③2450帕。
[解析]①V水=m水/P水=4千克/1.0義]03千克/米3=4乂]03米3
②P/P水gh水=1.0X10,千克/米3X9.8牛/千克X0.3米=2940帕
2
③P容=F容/S容=0容+G水/S容=(1千克+4千克)X9.8牛/千克/2X10「2米=2450帕
8
12.(2024金山二模)薄壁圓柱形容器甲置于水平桌面上,容器內(nèi)裝有2千克的水。勻稱實(shí)
心圓柱體乙、丙的質(zhì)量均為4千克,且底面積均為容器底面積的一半。求:
①甲容器中水的體積r*o
②現(xiàn)將圓柱體乙、丙分別豎直放入容器甲中,放入柱體前后容器底部受到水的壓強(qiáng)如下表所
Zj\O
容器底部受到水的壓強(qiáng)
圓柱體(帕)
放入前放入后
乙9801470
丙9801960
(a)容器甲的底面積S甲;
(b)關(guān)于圓柱體乙、丙的密度,依據(jù)相關(guān)信息,只能求出柱體乙的密度,請說明理由,并求
出乙的密度P乙。
【答案】①2X10「3米"②(a)2X10"米z;(b)4M及千克/米4
【解析】①心=/水/0水=2千克/IX十千克/米3=2X10^米3
②(a)
(b)因?yàn)橐?、丙的底面積為甲底面積的一半,所以放入物體后,水面能上升到的最大深度
為:
_______1960尸a_______
P丙后=0.2m
h=—=2/z=0.2m作后33
水kmax1水kpgIxlOkg/mx9.8N/kg
2s甲
不確定丙的高度是否會超過水面,因此不能確定丙的體積,無法計(jì)算丙的密度。
=p乙后=1470Pq
兒尸=0.15m
pglxl03^g/m3x9.8N/kg
KZ.=5A/F2X10-WX(0.15/zrO.Im)=1X1O-W
4=7=l^=4xl0〃g//
9
13.(2024秋?豐臺區(qū)期末)如圖所示,在水平桌面上放置一個體積為20cm二重為1.8N的
小球,小球處于靜止?fàn)顟B(tài)。旁邊的桌面上放置一個平底薄塑料杯(重力忽視不計(jì)),高為
0.1m,杯中裝滿水,水重為3N.(g=10N/kg)求:
(1)畫出小球靜止在水平桌面時的受力示意圖;
(2)小球?qū)λ阶烂娴膲毫Γ?/p>
(3)杯中水對杯底的壓強(qiáng);
(4)把小球緩慢的放入水中,當(dāng)小球再次靜止時,杯子對桌面的壓力增加了多少牛?
【解析】解:
(1)小球靜止在水平桌面上,受到豎直向下的重力G球、豎直向上的支持力F支,二力是
一對平衡力,大小相等,F(xiàn)支=6球=1.82二力的作用點(diǎn)都畫在小球的重心,如圖所示:
(2)小球?qū)λ阶烂娴膲毫Γ?/p>
(3)杯中裝滿水,水深h=0.1m,杯中水對杯底的壓強(qiáng):
333
p=P水gh=1.0X10kg/mX10N/kgX0.lm=lX10Pao
(4)小球的質(zhì)量:
m=0.18kg=180g,
glON/kg
小球的密度:
p球=—逑~=1?!?=9g/cm3=9><lO'kg/n?;
V球20cm3
因?yàn)镻?>P水,所以,小球沉底,
10
小球在水中靜止時受到的浮力:
33-3
FJJ=P水8丫排=「*gV=1X10kg/mX1ON/kgX20X10m=0.2N,
杯子重力忽視不計(jì),小球沒有放入水中時杯子對桌面的壓力:
F=G水=3N;
小球排開水的重力:G排=FJJ=O.2N,
則小球放入水中時杯子對桌面的壓力:
F'=6水+6球-G排=3N+1.8N-0.2N=4.6N,
當(dāng)小球再次靜止時,杯子對桌面的壓力增加值:
△F=F'-F=4.6N-3N=1.6No
故答案為:
(1)小球靜止在水平桌面時的受力示意圖,如圖所示;
(2)小球?qū)λ阶烂娴膲毫?.8N;
(3)杯中水對杯底的壓強(qiáng)為IXlO'Pa;
(4)把小球緩慢的放入水中,當(dāng)小球再次靜止時,杯子對桌面的壓力增加了1.6N。
14.(2024青浦區(qū)二模)如圖8所示,輕質(zhì)圓柱形薄壁容器A和圓柱形物體B置于水平地面
上。A的底面積為1X10'米2,內(nèi)盛有2千克水,B的質(zhì)量為1.5千克、體積為1X10-3米3。
“圖XB
①求物體B的密度PBo
②將物體B完全浸沒在容器A的水中,容器中沒有水溢出。求容器底部受到水的壓強(qiáng)p
水和容器對水平地面的壓強(qiáng)p容。
【答案】①1.5X103千克/米3;②2940帕,3430帕.
【解析】①PB=?/K=1.5千克力CT,米Ji.5XIO,千克/米3
3
②,水=〃/P=2千克/(l(f千克/米)=2X1C)T米3
h水=2XIO-米71XICT米2=0.2米
△水=1X1O-3米3/1X10-2米2=0.1米
P水=0水加水=1義及千克/米3X9.8牛/千克X(0.2米+0.1米)=2940帕
戶容=尸容左容=(GB+G水)&容=(1.5千克+2千克)X9.8牛/千克/1義10「2米2=3430帕
11
15.(2024寶山二模)如圖所示,薄壁柱形容器B置于水平地面上,勻稱立方體A放置在容
器B內(nèi),已知A的邊長a為0.1米,質(zhì)量為1千克;B的高為0.15米,B的底面積為5X10^
米2。
(1)求立方體A的密度Pg
(2)若再沿容器壁向容器B內(nèi)緩慢注入質(zhì)量為6千克的水,求:在這注水過程中,物體
A對容器底部壓強(qiáng)的改變范圍。
【答案】(1)1.0X103kg/m3;(2)0帕/0/9.8X102帕
【解析】(1)依據(jù)題意知道,立方體A的體積
匕=(4=
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