中考物理专题突破10 压力压强综合计算题.docx

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中考物理专题突破10压力压强综合计算题

专题突破10压力、压强综合计算题

1.压强公式及其变形公式

(1)压强:

(普遍使用)

(2)p=ρgh(适用于液体、气体)

2.物理量常用单位及其换算

(1)力的国际单位是N,受力面积国际单位是m2,压强的国际单位是Pa。

(2)1Pa=1N/m2

(3)面积单位换算:

1cm2=10—4m21mm2=10—6m2

3.利用压强公式解决计算题时思维方法

A.对压强公式

的理解

(1)压力F的大小不一定等于重力,方向也不一定是竖直向下,压力与物体表面垂直;

(2)受力面积S是指物体相互挤压的面积,与物体表面积不一定相等。

(3)运用压强公式计算时,F的单位是牛顿(N),受力面积S的单位要用平方米(m2),压强的单位是帕(Pa)。

(4)压强公式P=F/S既适用与固体,又适用与液体,也适用与气体。

B.利用液体压强公式求解问题时应重点关注的地方:

应用的公式是P=ρgh;h是指深度,表示从自由液面到计算压强的那点之间的竖直距离,即深度是由上往下量的。

 

一.计算题(共15小题)

1.“国货之光”红旗H9是令人向往的一款汽车,如图所示,其总质量为1800kg,轮胎与水平地面接触的总面积约为0.04m2。

求:

(1)汽车对地面的压强为多少Pa?

(2)该车做匀速直线运动时所受阻力为总重的0.02倍,该过程中汽车受的牵引力为多少N?

2.为了倡导绿色出行,小花每天骑自行车上学。

如图,小花的质量为50kg,车的重力为100N,每个轮胎与地面接触面积为0.01m2,小花在水平路面上骑车5min通过的路程为1500m。

求:

(1)小花在这5min内的平均速度为多少m/s?

(2)小花在骑行过程中,自行车对水平地面的压强为多少Pa?

3.如图所示,棱长分别为0.2米和0.1米的实心立方体A、B放置在水平地面上,物体A、B的质量均为8千克。

求:

(1)物体A的密度ρA。

(2)物体B对水平地面的压强pB。

(3)小明设想在A、B两物体中选择某一物体沿竖直或水平方向截取一定质量△m,并将截取部分△m置于对方的上表面,使此时它们对水平地面的压强pA′=pB′,上述做法是否都可行?

请说明理由。

请写出满足pA′=pB′时的截取和放置方式,并计算出△m。

4.如图甲所示,是我国著名民营企业生产的力帆100E型电动微型轿车。

轿车载着乘客在水平公路上匀速直线行驶。

已知轿车和乘客的总质量m=600kg。

受到的阻力f大小恒为轿车总重的0.1倍,轮胎与路面接触的总面积S=3×10﹣2m2。

求:

(1)请在图乙上画出汽车受力的示意图。

(2)轿车受到的牵引力。

(3)轿车和乘客对路面产生的压强。

5.将一未装满水密闭的矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置,如图所示,瓶盖的面积是8×10﹣4m2,瓶底的面积是2.8×10﹣3m2,瓶重和厚度均忽略不计。

已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。

求:

(1)正立放置时水对瓶底的压强;

(2)倒立放置时矿泉水瓶对桌面的压强。

6.2012年我国蛟龙号载人潜水器顺利完成了7km级的潜水实验,这标志着我国深海潜水科技达到了一个新的水平。

有人说,“设想你在7km深的蛟龙号潜水器中把一只脚伸到外面的水里,海水对你脚背压力的大小相当于1500个人所受的重力!

”海水压力真有这么大吗?

请通过估算加以说明。

(因为是估算海水的密度可以取ρ=1×103kg/m3,脚背宽度取8~10cm,脚背长度取12~15cm,g取10N/kg)

 

7.如图所示,在质量为1kg的容器内装有5kg的水,容器底面积为0.01m2,容器放在水平桌面上中央,桌面面积为0.9m2.求:

(ρ水=1.0×103kg/m3)

(1)容器对桌面的压强;

(2)水对A点的压强.

8.如图所示,铁桶重为30N,桶的底面积为100cm2,往桶里倒入5kg的水,水深15cm,平放在水平桌面上,求:

(g取10N/kg)

(1)水对桶底的压强;

(2)水对桶底的压力;

(3)水平桌面受到桶的压强。

9.如图所示,在一个两端开口足够长的薄壁玻璃管的下端附一塑料面积为10cm2的薄片(重力不计),竖直压入水面下20cm的地方,不使水进入管中。

问:

(1)该薄片受到水的向上的压力是多大?

(2)如果向管中慢慢注入密度为0.8×103kg/m3的煤油,当煤油柱的高度为多少时,塑料片恰好下落?

10.如图甲,一个不计外壁厚度且足够高的柱形容器放在水平桌面上,容器中立放着一个底面积为100cm2、高为12cm均匀实心长方体木块A,A的底部与容器底用一根原长为10cm轻质弹性绳连在一起(不计弹性绳的体积)。

现慢慢向容器中加水,当加入1.8kg的水时,木块A对容器底部的压力刚好为0,如图乙所示,此时容器中水的深度为9cm。

(1)乙图中水对容器底部的压强;

(2)木块A的密度为多少kg/m3;

(3)从容器中没有水到加水至5.8kg,如图丙所示,水对容器底部的压力为多少N?

(在一定范围内,弹性绳受到的拉力每增大1N,弹性绳的长度就伸长1cm,整个过程中无水溢出)

11.某建筑公司在修建大桥时,需要把一正方体材料用钢丝绳匀速放人河水中,如图甲所示。

正方体材料匀速下降的速度为0.2m/s,正方体材料匀速下降所受浮力及钢丝绳所受拉力随时间变化关系图象如图乙所示,g=10N/kg,水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3.则:

(1)正方体材料的质量为多少kg?

(2)从计时开始,在正方体材料匀速下降30s浸入水中时,下表面受到的压强为多少Pa?

(3)乙图中力F1的大小为多少N?

12.将平底薄壁直圆筒状的空杯,放在饮料机的水平杯座上接饮料。

杯座受到的压力F随杯中饮料的高度h变化的图象如图所示,饮料出口的横截面积S1=0.8×10﹣4m2,饮料流出速度v=0.5m/s,杯高H=0.1m,杯底面积S2=3×10﹣3m2。

(1)装满饮料时杯底受到饮料的压力F为多大?

(2)要将空杯接满饮料需要多长时间?

(3)设杯底与杯座的接触面积也为S2,饮料持续流入空杯5s后关闭开关,杯对杯座的压强为多大?

13.如图甲所示,质量为0.5kg。

底面积为0.05m2的柱形容器放在水平地面上,把一质量为2.1kg、高为0.1m的圆柱形物体放在容器中,缓慢向容器中加水,直到容器中水的深度为0.1m时停止加水,所加水的质量与容器中水的深度关系如图乙所示,已知ρ水=1.0×103kg/m3.求:

(1)停止加水时,水对容器底部的压强;

(2)物体对容器底部压力恰好为零时,容器对地面的压强;

(3)停止加水后,将物体竖直下压,使其露出水面的高度减小0.02m,静止时水对容器底部的压强增加量。

(设物体上、下表面始终与水面平行)

14.如图甲所示,均匀圆柱体A的重为86.4N,底面积为120cm2,密度为0.9g/cm3;足够高的圆柱形薄壁容器B的底面积为200cm2,把A、B置于水平地面上,用细线拉着物体C从距离液面一定高度处缓慢放入容器B的液体中,直至物体C接触容器底部,整个过程中液体对容器底的压强p随物体C下降高度h的变化关系如图乙所示。

求:

(1)圆柱体A对地面的压强;

(2)容器B中液体的密度;

(3)将物体C从液体中取出后(不考虑物体C表面沾有液体),将圆柱体A缓慢放入液体中,求液体对容器B底部的最大压强。

15.如图,轻质杠杆的OA:

OB=4:

1,放在水平地面上的物体甲的重力G甲=125N,底面积S甲=1×10﹣2m2,当杠杆水平平衡时,物体甲对地面的压强p甲=1×104Pa,则物体乙的重力G乙是多少?

(请分别画出甲、乙和杠杆AB受力的示意图)。

一.计算题(共15小题)

1.“国货之光”红旗H9是令人向往的一款汽车,如图所示,其总质量为1800kg,轮胎与水平地面接触的总面积约为0.04m2。

求:

(1)汽车对地面的压强为多少Pa?

(2)该车做匀速直线运动时所受阻力为总重的0.02倍,该过程中汽车受的牵引力为多少N?

【解析】

(1)汽车的重力:

G=mg=1800kg×10N/kg=1.8×104N,

汽车对水平路面的压力:

F压=G=1.8×104N;

该汽车静止于水平路面时,对地面的压强为:

p=

=4.5×105Pa;

(2)因汽车做匀速直线运动时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,

所以汽车受到的牵引力为:

F=f=0.02G=0.02×1.8×104N=360N。

答:

(1)汽车对地面的压强为4.5×105Pa;

(2)该车做匀速直线运动时所受阻力为总重的0.02倍,该过程中汽车受的牵引力为360N。

2.为了倡导绿色出行,小花每天骑自行车上学。

如图,小花的质量为50kg,车的重力为100N,每个轮胎与地面接触面积为0.01m2,小花在水平路面上骑车5min通过的路程为1500m。

求:

(1)小花在这5min内的平均速度为多少m/s?

(2)小花在骑行过程中,自行车对水平地面的压强为多少Pa?

【解析】

(1)小花骑行的时间:

t=5min=300s,

小花在这5min内的平均速度为:

v=

=5m/s。

(2)小花的重力:

G小花=m小花g=50kg×10N/kg=500N,

则小花在骑行过程中,自行车对水平地面的压力:

F=G总=G小花+G车=500N+100N=600N,

总的受力面积:

S=2×0.01m2=0.02m2,

所以,小花在骑行过程中,自行车对水平地面的压强:

p=

=3×104Pa。

答:

(1)小花在这5min内的平均速度为5m/s。

(2)小花在骑行过程中,自行车对水平地面的压强为3×104Pa。

3.如图所示,棱长分别为0.2米和0.1米的实心立方体A、B放置在水平地面上,物体A、B的质量均为8千克。

求:

(1)物体A的密度ρA。

(2)物体B对水平地面的压强pB。

(3)小明设想在A、B两物体中选择某一物体沿竖直或水平方向截取一定质量△m,并将截取部分△m置于对方的上表面,使此时它们对水平地面的压强pA′=pB′,上述做法是否都可行?

请说明理由。

请写出满足pA′=pB′时的截取和放置方式,并计算出△m。

【解析】

(1)物体A的密度ρA=

=1×103kg/m3;

(2)因物体B对水平地面的压力和自身的重力相等,

所以,物体B对水平地面的压强pB=

=7840Pa;

(3)物体A对水平地面的压强pA=

=1960Pa,

由pA<pB可知,应从B上截取;

若沿水平方向截取,则pA′=

,pB′=

由pA′=pB′可得,

,即

,:

解得:

△m=4.8kg;

若沿竖直方向截取,由p=

=ρgh可知,B剩余部分对水平地面的压强不变,

则由pA′=pB′可得,

,即

解得:

△m=24kg>8kg,所以不可行。

答:

(1)物体A的密度ρA为1×103kg/m3;

(2)物体B对水平地面的压强pB为7840Pa;

(3)小明在B物体上方沿水平方向截取4.8kg,并将截取部分置于A的上表面时,它们对水平地面的压强pA′=pB′。

4.如图甲所示,是我国著名民营企业生产的力帆100E型电动微型轿车。

轿车载着乘客在水平公路上匀速直线行驶。

已知轿车和乘客的总质量m=600kg。

受到的阻力f大小恒为轿车总重的0.1倍,轮胎与路面接触的总面积S=3×10﹣2m2。

求:

(1)请在图乙上画出汽车受力的示意图。

(2)轿车受到的牵引力。

(3)轿车和乘客对路面产生的压强。

【解析】

(1)轿车载着乘客在水平公路上匀速直线行驶时,水平方向受到的牵引力和阻力、竖直方向受到的重力和支持力的作用处于平衡状态,汽车受力的示意图如下图所示:

(2)桥车和乘客的总重力:

G=mg=600kg×10N/kg=6000N,

因轿车载着乘客在水平公路上匀速直线行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,

所以,轿车受到的牵引力F牵=f=0.1G=0.1×6000N=600N;

(3)轿车对路面的压力:

F=G=6000N,

轿车对路面产生的压强:

p=

=2×105Pa。

答:

(1)如上图所示;

(2)轿车受到的牵引力为600N;

(3)轿车对路面产生的压强为2×105Pa。

5.将一未装满水密闭的矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置,如图所示,瓶盖的面积是8×10﹣4m2,瓶底的面积是2.8×10﹣3m2,瓶重和厚度均忽略不计。

已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。

求:

(1)正立放置时水对瓶底的压强;

(2)倒立放置时矿泉水瓶对桌面的压强。

【解析】

(1)根据图示可知,正立放置时,h1=10cm=0.1m,

正立放置时水对瓶底的压强:

p=ρ水gh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1×103Pa;

(2)由V=Sh可得,瓶子内的水的体积:

V=S1h1=2.8×10﹣3m2×0.1m=2.8×10﹣4m3,

由ρ=

可得,瓶内水的质量:

m=ρ水V=1.0×103kg/m3×2.8×10﹣4m3=0.28kg;

水的重力:

G水=m水g=0.28kg×10N/kg=2.8N;

瓶重和厚度忽略不计,倒立放置时矿泉水瓶对桌面的压力等于其重力矿泉水瓶对桌的压力:

F=G水=2.8N;

此时的受力面积为:

S2=8×10﹣4m2

矿泉水瓶对桌面的压强:

p′=

=3.5×103Pa。

答:

(1)正立放置时水对瓶底的压强为1×103Pa;

(2)倒立放置时矿泉水瓶对桌面的压强为3.5×103Pa。

6.2012年我国蛟龙号载人潜水器顺利完成了7km级的潜水实验,这标志着我国深海潜水科技达到了一个新的水平。

有人说,“设想你在7km深的蛟龙号潜水器中把一只脚伸到外面的水里,海水对你脚背压力的大小相当于1500个人所受的重力!

”海水压力真有这么大吗?

请通过估算加以说明。

(因为是估算海水的密度可以取ρ=1×103kg/m3,脚背宽度取8~10cm,脚背长度取12~15cm,g取10N/kg)

【解析】脚背宽度取8~10cm,脚背长度取12~15cm,则脚背面积为96~150cm2,

近似取S=130cm2=1.3×10﹣2m2,

7km深处海水的压强为:

p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×7×103m=7×107Pa,

脚背受的压力为:

F=pS=7×107N/m2×1.3×10﹣2m2=9×105N,

一个成年人的质量约为60kg,所受的重力:

G=mg=60kg×10N/kg=6×102N,

假设脚背所受压力的大小相当于n个成年人所受的重力,则

n=9×105N/6×102N=1500,

估算结果表明,在深7km的海底,水对脚背的压力确实相当于1500个人所的重力。

答:

海水对你脚背压力的大小相当于1500个人所受的重力。

7.如图所示,在质量为1kg的容器内装有5kg的水,容器底面积为0.01m2,容器放在水平桌面上中央,桌面面积为0.9m2.求:

(ρ水=1.0×103kg/m3)

(1)容器对桌面的压强;

(2)水对A点的压强.

【解析】

(1)容器对桌面的压力:

F=G总=(m容+m水)g=(1kg+5kg)×10N/kg=60N,

容器对桌面的压强:

p=

=6000Pa;

(2)由图可知,A点的深度:

hA=100cm﹣35cm=65cm=0.65m,

水对A点的压强:

pA=ρ水ghA=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.65m=6500Pa。

答:

(1)容器对桌面的压强为6000Pa。

(2)水对A点的压强为6500Pa。

8.如图所示,铁桶重为30N,桶的底面积为100cm2,往桶里倒入5kg的水,水深15cm,平放在水平桌面上,求:

(g取10N/kg)

(1)水对桶底的压强;

(2)水对桶底的压力;

(3)水平桌面受到桶的压强。

【解析】

(1)水的深度为15cm=0.15m,

则水对桶底的压强:

p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1500pa;

(2)已知S=100cm2=1.0×10﹣2m2,

由p=

可得,桶底受到水的压力:

F=pS=1500Pa×1.0×10﹣2m2=15N;

(3)桶里水的重力:

G水=m水g=5kg×10N/kg=50N,

铁桶平放在水平桌面上,则桌面受到的压力:

F′=G水+G桶=50N+30N=80N,

水平桌面受到桶的压强:

p′=

=8000Pa。

答:

(1)水对桶底的压强为1500Pa;

(2)水对桶底的压力为15N;

(3)水平桌面受到桶的压强为8000Pa。

9.如图所示,在一个两端开口足够长的薄壁玻璃管的下端附一塑料面积为10cm2的薄片(重力不计),竖直压入水面下20cm的地方,不使水进入管中。

问:

(1)该薄片受到水的向上的压力是多大?

(2)如果向管中慢慢注入密度为0.8×103kg/m3的煤油,当煤油柱的高度为多少时,塑料片恰好下落?

【解析】

(1)该薄片受到水的向上压强:

p向上=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa;

根据p=

,该薄片受到水的向上的压力是:

F=p向上S=2×103Pa×10×10﹣4m2=2N;

(2)当煤油对塑料片向下的压强等于水对塑料片向上的压强时,塑料片刚好下落,

则煤油对薄皮的压强:

p向下=p向上=2×103Pa,

根据p=ρgh可得,煤油柱的高度:

h煤油=

=0.25m=25cm。

答:

(1)该薄片受到水的向上压力为2N;

(2)如果向管中慢慢注入煤油,当煤油柱的高度为25cm时,塑料片恰好下落。

10.如图甲,一个不计外壁厚度且足够高的柱形容器放在水平桌面上,容器中立放着一个底面积为100cm2

、高为12cm均匀实心长方体木块A,A的底部与容器底用一根原长为10cm轻质弹性绳连在一起(不计弹性绳的体积)。

现慢慢向容器中加水,当加入1.8kg的水时,木块A对容器底部的压力刚好为0,如图乙所示,此时容器中水的深度为9cm。

(1)乙图中水对容器底部的压强;

(2)木块A的密度为多少kg/m3;

(3)从容器中没有水到加水至5.8kg,如图丙所示,水对容器底部的压力为多少N?

(在一定范围内,弹性绳受到的拉力每增大1N,弹性绳的长度就伸长1cm,整个过程中无水溢出)

【解析】

(1)乙图中水对容器底部的压强:

p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.09m=900Pa;

(2)木块A的体积VA=SAhA=100cm2×12cm=1200cm3=1.2×10﹣3m3;

木块A对容器底部的压力刚好为0,木块受到的浮力等于自身重力,则根据F浮=ρ液gV排有:

G=F浮=ρ水gV排=ρ水gS木h=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.01m2×0.09m=9N;

可得木块A的密度:

ρ木=

=0.75×103kg/m3;

(3)根据ρ=

,当加入1.8kg的水时,水的体积:

V水=

=1.8×10﹣3m3=1800cm3,

根据图乙则有:

(S容﹣SA)h=V水,

带入数据:

(S容﹣100cm2)×9cm=1800cm3,

解得容器底面积:

S容=300cm2=3×10﹣2m2,

加水至5.8kg后,水的体积:

V水′=

=5.8×10﹣3m3=5800cm3,

若物体A完全浸没在水中,此时水的深度:

h′=

cm;

则此时绳子受到的拉力:

F拉=F浮′﹣GA=ρ水gVA﹣ρAgVA=(ρ水﹣ρA)gVA=(1.0×103kg/m3﹣0.75×103kg/m3)×10N/kg×1.2×10﹣3m3=3N;

因为弹性绳受到的拉力每增大1N,弹性绳的长度就伸长1cm,所以弹性绳长度:

l=10cm+3cm=13cm,

此时绳子的长度加上物体A的高度为:

10cm+3cm+12cm=25cm>

cm;

所以物体A没有完全浸没,在水中受到绳子的拉力、重力、水的浮力作用。

假设弹性绳拉伸后的总长度为L,物体A浸入水中深度为H,则有:

(H+L)S容=V水′+SAH,

代入已知量后化简后得:

2H+3L=0.58m﹣﹣﹣﹣﹣①,

假设此时物体A受到的拉力为T,此时物体受到拉力加上物体的重力等于物体受到的浮力,

F浮″=GA+T,

因为弹性绳受到的拉力每增大1N,弹性绳的长度就伸长1cm,代入数据有:

1.0×103kg/m3×10N/kg×H=9N+(

)N,

化简后为:

H=0.09m+L﹣0.1m﹣﹣﹣﹣﹣②

由①②得:

L=0.12m,H=0.11m,

所以容器中加水至5.8kg时,水的深度为:

H′=H+L=0.11m+0.12m=0.23m;

p=

,可得此时水对容器底部的压力

F=p水S=ρ水gH′S容=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.23m×3×10﹣2m2=69N.

答:

(1)图中水对容器底部的压强是900Pa;

(2)木块A的密度为0.75×103kg/m3;

(3)从容器中没有水到加水至5.8kg,水对容器底部的压力为69N.

11.某建筑公司在修建大桥时,需要把一正方体材料用钢丝绳匀速放人河水中,如图甲所示。

正方体材料匀速下降的速度为0.2m/s,正方体材料匀速下降所受浮力及钢丝绳所受拉力随时间变化关系图象如图乙所示,g=10N/kg,水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3.则:

(1)正方体材料的质量为多少kg?

(2)从计时开始,在正方体材料匀速下降30s浸入水中时,下表面受到的压强为多少Pa?

(3)乙图中力F1的大小为多少N?

【解析】

(1)由图象可知,0﹣10s,物体没有接触水面,故物体重力为:

G=12.5×104N

质量为:

m=

=1.25×104kg

(2)由图象可知,从第10s开始物体下表面接触水面,第20s物体刚好全部浸没。

故从第10s到第30s时,下表面距水面的深度为:

h=s=vt=0.2m/s×(30s﹣10s)=4m

下表面受到水的压强为:

p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×4m=4×104Pa

(3)从第10s开始物体下表面接触水面,第20s物体刚好全部浸没。

故正方体的边长为:

l=s′=vt′=0.2m/s×(20s﹣10s)=2m

物体体积为:

V=l3=(2m)3=8m3

由图象可知,F1是正方体浸没时的浮力的大小,V排=V=8m3。

即F1=F浮=ρ液V排g=1.0×103kg/m3×8m3×10N/kg=8×104N。

答:

(1)正方体材料的质量为1.25×104kg。

(2)从计时开始,在正方体材料匀速下降30s浸入水中时,下表面受到的压强为4×104Pa。

(3)乙图中力F1的大小为8×104N。

12.将平底薄壁直圆筒状的空杯,放在饮料机的水平杯座上接饮料。

杯座受到的压力F随杯中饮料的高度h变化的图象如图所示,饮料出口的横截面积S1=0.8×10﹣4m2,饮料流出速度v=0.5m/s,杯高H=0.1m,杯底面积S2=3×10﹣3m2。

(1)装满饮料时杯底受到饮料的压力F为多大?

(2)要将空杯接满饮料需要多长时间?

(3)设杯底与杯座的接触面积也为S2,饮料持续流入空杯5s后关闭开关,杯对杯座的压强为多大?

【解

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