[理化生]物理 压力压强 简单机械 答案.doc
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1、43压力压强一解答题(共13小题)1(2002温州)一个自重600牛的人站在井口,他通过滑轮组在1分钟内将重为360牛的物体从10米深的井底匀速提到井口(如右图)不计动滑轮和绳重、滑轮摩擦力,请回答下列问题:这个人在上述过程中做功的功率多大?这个人每只脚同井口地面的接触面积为200厘米3,在提升重物时,这个人对地面压强为多大?考点:滑轮组及其工作特点;压强的大小及其计算;功率的计算。专题:计算题。分析:由滑轮组的结构可以看出,承担物重的绳子股数n=3,则s=3h不计动滑轮和绳重、滑轮摩擦力,利用F=G求拉力大小,知道物体提升的高度,利用s=3h求拉力移动的距离,利用W=Fs求拉力做功,又知道做
2、功时间,再利用功率公式求拉力做功功率;人对地面的压力等于人重加上绳子对人的拉力(等于人对绳子的拉力),求出地面的受力面积,利用压强公式求人对地面的压强解答:解:由图知,n=3,拉力端移动的距离:s=3h=310m=30m,不计动滑轮和绳重、滑轮摩擦力,F=G=360N=120N,拉力做功:W=Fs=120N30m=3600J,拉力做功功率:P=60W;力的作用是相互的,绳子对人的拉力:F=F=120N,人对地面的压力:F压=F+G人=120N+600N=720N,s=200104m22=0.08m2,此时人对地面的压强:p=9000Pa答:这个人在上述过程中做功的功率为60W;这个人对地面压强
3、为9000Pa点评:本题考查了功的计算、功率的计算、压强的计算,知识点多、综合性强,要求灵活运用公式,知道人对地面的压力等于人重加上绳子对人的拉力是第二问的关键2如图是表示甲、乙两种物质“质量与体积关系”的图象由图可知,物质甲的密度比较大用这两种物质分别做成A、B两个质量相等的实心正方体把它们放在水平地面上,A、B两物体对水平地面的压强之比pA:pB=4:1考点:密度及其特性;压强的大小及其计算。专题:计算题;图析法。分析:平面上静止的物体,对水平面的压力等于其自身的重力,两个物块质量相同,重力相同,对水平面的压力也相同先根据图象给出的数据求出甲乙两物质的密度之比,从而推出其体积之比,边长之比
4、,底面积之比,然后利用压强公式即可得出答案解答:解:甲=6g/cm3,乙=0.75g/cm3,=8,因A,B两个质量相等,此时F相等,所以=,又因为都是正方体,所以它们的边长之比为=,底面积之比为平面上静止的物体,对水平面的压力等于其自身的重力,两个物块的质量相同,所以两个物块的重力相同,对水平面的压力也相同,即此时F相等在P=中,F都相等,可得=,即=故答案为:甲、4:1点评:此题考查学生从图象中获取知识的能力,考查质量和密度,以及压强的综合应用属于具有一点难度的常规题目许多物理量之间的变化关系可以用数学上的图象来形象直观的表示出来,反过来,如果画出了相应的物理量变化图象,我们也能根据数学知
5、识从中分析出物理量之间的变化及其关系3边长为0.1m质量均匀的正方体物体M,放在水平地面上对地面的压强为5.0103 Pa如图所示装置,横杆可绕固定点O在竖直平面内转动,系在横杆B 端的细绳通过动滑轮连着物体M,用力F在A点竖直向上提横杆时,横杆在水平位置平衡,此时物体M 对地面的压强为1.6103 Pa,若仍用力F在距离A点0.1m处竖直向上提横杆,使横杆仍在水平位置平衡,此时物体M 对地面压强为1.0103 Pa,已知横杆长OB=0.8m,OA=0.6m,g取10N/kg,不计横杆质量、绳质量和摩擦求:(1)物体M的质量;(2)拉力F的大小考点:杠杆的平衡条件;动滑轮及其工作特点。专题:计
6、算题。分析:(1)有边长为0.1m,可求出正方体物体M的底面积,再有压强5.0103Pa,根据F=PS可求出物体对地面的压力大小,压力等于物体的重力,再根据m=求出质量(2)当物体M对地面的压强为1.6103 Pa,有物体M的底面积,可根据F=PS求出物体对地面的压力,也就知道地面对物体的支持力F1,滑轮对物体的拉力等于物体的重力减去支持力,再有动滑轮的重力,和动滑省一半力,可求出拉力FB=,根据杠杆平衡条件列出方程当物体M 对地面压强为1.0103 Pa时,有物体M的底面积,可根据F=PS求出物体对地面的压力,也就知道地面对物体的支持力F2,同样求出拉力FB=,因为,物体M 对地面压强变小,
7、地面对物体的支持力小了,则滑轮对物体的拉力变大了,而力F大小没有变,说明其力臂变长了,故F的作用点向左移动了0.1m,根据杠杆平衡条件列出方程求解解答:解:(1)正方体面积:S=(0.1m)2=102m2压力:F=PS=5.0103 Pa102m2=50NG=F=50N物体M的质量:m=5kg(2)当物体M对地面的压强为1.6103 Pa时,F1=P1S=1.6103 Pa102m2=16N,FB=,根据杠杆平衡条件:FBOB=FOA,代入数据:0.8m=F0.6m当物体M对地面压强为1.0103 Pa时,F2=P2S=1.0103 Pa102m2=10NFB=,根据杠杆平衡条件:FBOB=F
8、(OA+0.1m),代入数据:0.8m=F(0.6m+0.1m)由式得:F=24N答:(1)物体M的质量是5kg;(2)拉力F的大小是24N点评:(1)本题考查了压强、杠杆的平衡条件及动滑轮的工作特点(2)杠杆受到动滑轮的拉力分析比较复杂涉及到的知识点比较多,有物体重力、动滑轮重力、地面对物体的支持力,需要正确分析各方面的关系(3)要注意审好题,题中只是不计横杆质量、绳质量和摩擦动滑轮的重是要考虑的这是一个易错点4如图甲所示,杠杆AB能绕固定点O在竖直平面内转动,水平地面上的配重乙通过细绳竖直拉着杠杆B端已知AO:OB=2:5,配重乙与地面的接触面积为S且S=0.04m2当在动滑轮下面挂上重2
9、00N的物体甲静止时,竖直向上拉绳子自由端的力为T1,杠杆在水平位置平衡,此时配重乙对地面的压强为P1且P1=8800Pa;如果在物体甲下面挂一个质量为动滑轮质量5倍的物体丙,并把物体丙浸没在水中静止时,竖直向上拉绳子自由端的力为T2,杠杆在水平位置平衡此时配重乙对地面的压强为P2且P2=8200Pa已知物体丙的质量与体积的关系的图象如图乙所示,配重乙的体积为5103m3,如果不计杠杆重、绳重和滑轮轴间摩擦,取g=10N/kg求配重乙的密度考点:杠杆的平衡条件;密度的计算;动滑轮拉力的计算;压强的大小及其计算。专题:计算题。分析:本题可以分成三个部分:动滑轮提升物体;杠杆平衡;物体乙对地面的压
10、力、压强(1)用动滑轮提升物体时,物体甲和动滑轮有两段绳子承担,所以绳子末端的拉力T1=(G动+G甲)对于物体乙静止在地面上,由物体对地面的压强和受力面积,求出物体乙对地面的压力,求出物体乙受到的支持力,求出物体乙受到的拉力,求出杠杆受到的拉力杠杆的左端受到的拉力大小等于绳子自由端的拉力大小,杠杆右端受到的拉力物体乙对杠杆的拉力,根据杠杆平衡条件列出等式(2)当物体甲的下面挂物体丙时,物体丙浸没在水中,物体丙受到浮力作用,所以两段绳子承担物体甲的重力、动滑轮的重力,物体丙的重力减去物体丙受到的浮力(3)同理根据杠杆平衡条件列出当物体甲下面挂物体丙时的等式(4)解方程组即可解答:解:(1)当动滑
11、轮下挂物体甲时,物体甲和动滑轮有两段绳子承担,所以绳子自由端受到的拉力T1=(G动+G甲)=(G动+200N),杠杆A点受到的拉力为FA=(G动+200N),物体乙对地面的压力为F=p1S=8800Pa0.04m2=352N,物体乙受到的支持力为F支=F=352N,物体乙受到的拉力为F拉=G乙F=G乙352N,杠杆B点受到的拉力为FB=F拉=G乙352N,根据杠杆平衡条件得,FAOA=FBOB,所以,(G动+200N)2=(G乙352N)5(2)物体丙的密度丙=2.5g/cm3,当物体甲下挂物体丙,并且物体丙浸没在水中,物体丙受到浮力为:F浮=水gV丙=水g=2G动,绳子自由端受到的拉力T2=
12、(G动+G甲+G丙F浮)=(4G动+200N),杠杆A点受到的拉力为FA=(4G动+200N),物体乙对地面的压力为F=p2S=8200Pa0.04m2=328N,物体乙受到的支持力为F支=F=328N,物体乙受到的拉力为F拉=G乙F=G乙328N,杠杆B点受到的拉力为FB=F拉=G乙328N,根据杠杆平衡条件得,FAOA=FBOB,所以,(4G动+200N)2=(G乙328N)5由得,G动=40N;G乙=400Nm乙=40kg乙=8103kg/m3答:配重乙的密度是8103kg/m3点评:本题先根据绳子承担物体和动滑轮的段数,建立绳子自由端拉力与物体甲和动滑轮重力的关系,建立杠杆左端拉力和物
13、体甲和动滑轮的重力关系;根据对物体乙进行受力分析,求出物体乙对杠杆的拉力;根据杠杆平衡条件建立物体甲和动滑轮的重力和物体乙的关系这是本题的关键5举重运动员小威重力500N,自制的训练器械如图所示,轻杆AB长1.5m,可绕固定点O在竖直平面内自由转动,A端用细绳通过滑轮悬挂着体积为0.015m3的沙袋,其中OA=1m,在B端施加竖直向上600N的作用力时,轻杆AB在水平位置平衡,试求此时小威对地面的压力及这袋沙子的密度(装沙的袋子体积和质量、绳重及摩擦不计)考点:杠杆的平衡条件;定滑轮及其工作特点。专题:计算题;应用题。分析:小威受到竖直向下的重力,和杠杆对小威竖直向下的压力,根据二力合成即可求
14、出小威对地面的压力;知道人施加的力和两力臂的大小,根据杠杆的平衡条件和定滑轮的特点求沙子受到的重力,再利用重力公式求沙子质量,又知道沙子的体积,利用密度公式求沙子的密度解答:解:小威对地面的压力F压=600N+500N=1100N;轻杆AB在水平位置平衡,FlOB=F拉lOA,又使用定滑轮不省力,绳重及摩擦不计,lOA=1m,lOB=lABlOA=1.5m1m=0.5mG=F拉=300N沙子的质量:m=30kg,则沙子的密度:=2103kg/m3答:小威对地面的压力诶1100N;沙子的密度为2103kg/m3点评:本题将受力分析、重力的计算、密度的计算和杠杆的平衡条件相结合,还涉及到定滑轮的特
15、点,能熟练运用杠杆的平衡条件是解决本题的关键,难点是对杠杆和人的受力分析6体重为510N的人,站在水平地面上对地面的压强为P1,如图所示,用滑轮组拉物体A沿水平方向做匀速运动,此时人对地面的压强为P2,压强变化了2750Pa已知人一只脚的面积是200cm2,滑轮组的机械效率为80%(不计绳重和摩擦,地面上的定滑轮与物体A相连的绳子沿水平方向,地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向,人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上),求:(1)绳子自由端受到的拉力大小;(2)物体A与地面的摩擦力大小;(3)动滑轮受到的重力考点:滑轮组及其工作特点;重力的计算。专题:计算题。分析:(1)
16、对人受力分析,人站在水平地面上时受两个力:重力G人和支持力N1;对地面的压强P1,当用滑轮组拉物体A运动时受到三个力:重力G人、绳子拉力F、地面支持力N2,对地面的压强p2,则可根据人对地面压强的变化值求绳子的拉力大小;(2)因为滑轮组中动滑轮是由两股绳子承担,则=,所以利用f=2F即可求出摩擦力;(3)在不计绳重和摩擦的条件下,则F=(G动+f),由此可求动滑轮的重力解答:解:(1)对人受力分析,人站在地面上静止时受两个力:重力G人和支持力N1;当拉动水面上的物体时,受到三个力:重力G人、绳子拉力F、地面支持力N2,所以人站在水平地面上对地面的压力减小了,大小等于F,则P=,F=PS=275
17、0Pa2200104m2=110N(2)因为滑轮组中动滑轮是由两股绳子承担,S1=2S2,则由=得:f=2F=280%110N=176N;(3)在不计绳重和摩擦的条件下,则F=(G动+f),G动=2Ff=2110N176N=44N答:(1)绳子自由端受到的拉力大小为110N;(2)物体A与地面的摩擦力大小为176N;(3)动滑轮受到的重力为44N点评:本题为力学综合题,考查了学生对压强公式、效率公式、力的合成的掌握和运用,综合性强,要求灵活运用所学知识,注意正确分析滑轮组,实质使用时两个定滑轮,一个动滑轮,拉力移动距离为物体A移动的距离的二倍,这是解答本题的关键,属于较难的题7如图所示,正方体
18、合金块A的边长为0.2m,把它挂在以O为支点的轻质杠杆的M点处,在A的下方放置一个同种材料制成的边长为0.1m的立方体B,物体B放置在水平地面上;OM:ON=1:3一个重为640N的人在杠杆的N点通过定滑轮用力F1使杠杆在水平位置平衡,此时A对B的压强为1.4104Pa,人对水平地面的压强为1.45104Pa;若人用力F2=80N仍使杠杆在水平位置平衡,此时物体B对地面的压强为p已知人单独站在水平地面上,对地面的压强为1.6104Pa(g取10N/kg)求:(1)力F1的大小;(2)合金块的密度;(3)压强p的大小考点:杠杆的平衡条件;密度的计算;定滑轮及其工作特点;压强的大小及其计算。专题:
19、计算题;压轴题。分析:(1)根据压强的变形公式计算出人与地面的接触面积,然后再根据P=计算出拉力F的大小;(2)先跟据杠杆平衡的条件计算出FA,然后再根据P=求出金属块的重力,再利用密度公式计算出密度的大小;(3)根据杠杆平衡的条件计算出FA,然后再根据二力平衡的条件计算出压力,根据G=mg求出B的质量,最后利用P=求出压强的大小解答:已知:P人=1.6104Pa,G人=640N,OM:ON=1:3,P2=1.4103Pa,SB=0.01m2,vA=(0.2m)3,F2=80N求:F1,A,P解:(1)P人=1.6104Pa=S=0.04m2P1=1.45104Pa=F1=60N(2)杠杆在水
20、平位置平衡时可以得出:OMFA=ONF1FA=F1=360N=180NP2=1.4103Pa=GA=320NmA=32kgA=4103kg/m3(3)当F2=80N时,杠杆在水平位置平衡,即:OMFA=ONF2FA=F2=380N=240NFN=GAFA=320N240N=80N所以A对B的压力F=80NGB=vB=4103kg/m30.001m3=40NP=1.2104Pa答:力F1的大小为60N;合金块的密度为:4103kg/m3;压强p的大小为1.2104Pa点评:会根据杠杆平衡的条件计算力的大小,会熟练应用密度计算公式,会灵活应用压强的计算公式8质量为1.6t的大象,平均每只脚与地面的
21、接触面积为400cm2;一位女士的质量为52kg每只高跟鞋与地面的接触面积为13cm2,如图所示,当大象和女士都静静地站立在同样松软的沙地上时g取10N/kg问:(1)大象和女士所受的重力分别是多少?(2)通过计算说明大象和女士谁会在沙地上陷得更深考点:压强的大小及其计算;重力的计算。专题:计算题;应用题。分析:(1)根据G=mg分别求出大象和女士所受的重力;(2)大象和女士对沙地的压力和本身的重力相等,根据P=分别求出对沙地的压强,从而比较得出谁会陷得更深解答:解:(1)象的重力:G1=m1g=1.6104N女士的重力:G2=m2g=520N(2)大象对地面的压强为P1=1105Pa,女士对
22、地面的压强为P2=2105Pa,所以女士在沙地上陷的更深答:(1)大象和女士所受的重力分别为1.6104N,520N;(2)女士比大象在沙地上陷得更深点评:本题考查了重力和压强的计算,关键是人和大象受力面积的计算,解题过程要注意单位的换算9一辆重为3105N的卡车不慎陷入泥坑,司机用图所示的滑轮组将汽车拖出已知汽车轮胎与地面的总接触面积是0.4m2,整个过程中汽车受到的摩擦力为2.4104N,作用在滑轮组绳端的水平拉力F是1104N,用5min使汽车沿水平方向匀速移动了4m,求:(1)汽车对泥地的压强(2)拉力F的功率(3)滑轮组的机械效率考点:压强的大小及其计算;滑轮(组)的机械效率;功率的
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