有关压力和压强例题.doc

有关压力和压强例题例1以下情况中，为了增大压强的是（）A鞋底刻有花纹B图钉尖进入墙时要用力按C钢轨下面铺上枕木D用钝了的刀，磨磨刀口可以变锋利了分析增大压强的途径是增大压力或减小受力面积鞋底花纹是为了增大摩擦，而铺枕木是增大受力面积，反使压强减小解答B、D例2两物叠放如下图物A的小底面积20cm2，大底面积60cm2，重20N；物B是边长为5cm的正方体，置于水平面上求：a、b两种放置时，物A对物B的压强分析a图中，物A大底面积大于正方体上底面积，因此应按物B上底面积作为受力面积；b图中，物A小底面积小于正方体上底面积，因此应按物A小底面积作为受力面积解答 答两情况下A对B的压强分别为8000Pa和10000Pa例3如图A所示，重力为40牛顿的物体，分别放在梯形木块的1、2、3位置上，试分析物体的重力与它在1、2、3处对梯形木块的压力。分析见图B，当物体分别放在梯形木块的1、2、3处，物体的重力不变，都是40牛顿，且方向都是竖直向下，作用于物体的重心上。而物体对梯形木块的压力是作用于梯形木块上的。在位置1时，压力的方向垂直于斜面指向梯形木块，数值小于重力，即F1G；在位置2时，压力的方向是竖直向下，数值等于重力，即F2=G=40牛；当放于位置3时，虽然物体与梯形木块接触，但它们之间没有互相挤压，故无作用力，物体对梯形木块的压力为零。说明压力和重力是两个不同的概念。重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，压力是物体对物体挤压而产生的力，它们的性质不同；重力的施力物体是地球，压力的施力物体是与研究物体相挤压的物体；重力的方向总是竖直向下，压力的方向则垂直于受压面；重力的大小正比于物体的质量，压力的大小取决于物体间的挤压程度。置于静止水平平面上的物体，对水平面的压力和施力物体的重力在数值上相等，这是由于此时物体的重力恰好垂直地作用在水平平面上，而其他情况下，压力的大小和施力物体的重力不相等。例4写出以下各种情况中，B面上所受到的压力N的大小。已知物体A的重量G是100牛顿，放在平面B上处于静止状态。分析此题为判断压力大小、方向的概念题，可以通过受力分析来具体了解压力N，根据压力的概念，N必须与B平面垂直。解答上图(a)中，物体A上受到的重力GA与弹力N是一对平衡力，得N=GA=100牛顿，而N与N是一对相互作用的力，它们成对出现，同时消失，大小相等，方向相反，N即为100牛顿。上图(b)中，物体A受到的力F与N是一对平衡力，得N=F=10牛顿，而N与N是一对相互作用的力，它们成对出现，同时消失，大小相等，方向相反，N即为10牛顿。上图(c)中，物体A受到重力GA、F和N三力的共同作用，而处于静止，这三力之和为零。F-（GA+N）=0，N=GA-F，而N与N是一对相互作用的力，它们成对出现，同时消失，大小相等，方向相反，所以N=N=GA-F=100牛顿-150牛顿=50牛顿。例5图钉尖端的面积是0.3毫米2，钉帽的面积是1.5厘米2。用9牛顿的力垂直于墙壁按这只图钉，试求：（1）钉帽受到的压力和压强？（2）墙壁受到的压力和压强？分析当用力按图钉的帽，图钉将外力大小和方向不变地进行传递，钉帽的面积大，它对手产生的压强小，而钉尖的面积小，对墙壁产生的压强大。解：F1=F2=9牛  解答钉帽和墙壁受到的压力都是9牛顿，钉帽受到的压强为6×104帕，墙壁受到的压强为3×107帕。说明固体在处于平衡状态时，能够等值地传递外加压力，但压强的传递是非等值的，它随受力面积的变化而变化。在压力一定的情况下，压强的大小与受力面积成反比。在应用公式计算时，各个量的单位必须统一用国际单位制的单位。例6两块完全相同的砖块，所受重力均为19.6牛顿，三条棱长分别为20厘米、10厘米、5厘米。砖块A平放，砖块B侧放，两砖块如图互相交叉叠放，求砖块A对砖块B的压强。分析压强公式中的“S”是受力面积，而不是物体的底面积或表面积。该题中的受力面积既不是砖块A的下表面积，也不是砖块B的侧面积，而应该是砖块A和砖块B的接触部分的面积。解答受力面积S=5厘米×10厘米=50厘米2=5×10-3米2，根据压强公式：答 砖块A对砖块B的压强是3.92×103帕斯卡。说明（1）计算压强时，所谓面积S，应当是实际受力作用的面积。（2）计算压强要注意单位的统一，只有压力的单位用牛顿，面积的单位用平方米，压强的单位才是帕斯卡。例7封冻的江河冰面最大能承受的压强是4×104帕斯卡，一台履带式拖拉机的质量是5200千克，两条履带跟地面接触的面积共1.5米2，这台拖拉机能不能从冰面上通过？分析这个问题关键在于求出拖拉机对冰面的实际压强是多大。如果拖拉机对冰面的压强大于4×104帕斯卡就不能通过，如果小于4×104帕斯卡就可以通过。解答根据压强公式：答 因为3.40×104帕斯卡小于4×104帕斯卡，可以通过。说明（1）物体受压后形状要改变，甚至会被破坏，这决定于压强的大小而不是压力的大小。（2）压力的大小不一定等于施压物体的重力，只有物体在水平面上时，压力才等于物体的重力。在解这类问题时，必须写出公式的推导过程，以防压力和重力这两个概念混淆。例8砖的密度是2×103千克米3，用砖砌成高10米的砖柱，砖柱对地面的压强多大？（砖缝所占体积与砖缝里的泥土质量忽略不计）分析解答此题需要综合运用密度、质量、重力等知识。先求出砖柱对地面的压力，再根据压强公式解得压强。仔细审题还发现，解答此题还缺少受力面积这个关键的物理量，解题时应先设出。解答设砖柱的底面积为S米2（即地面的受力面积），砖柱对地面的压力F即为砖柱所受重力G，由压强公式得：答 砖柱对地面的压强是1.96×105帕斯卡。说明审题是解答物理习题的关键性一步，当发现缺少“条件”时，通常是自设一个解题需要而又没有直接给出的物理量（亦称中间量），对自设的中间量一般用文字符号表示，不必设出或计算出具体数值，运算过程中借助已知条件代入式中消去。例9如下图各力的示意图，能正确反映物体对斜面压力的是 分析物体对斜面的压力是斜面受到的，作用点在被压物体斜面上，方向垂直接触面而指向被压斜面。图A、B中力的作用点没有画在斜面上，图D中力的方向没有指向斜面。解答C说明压力是垂直作用于物体表面的力，其方向是指向被压物体。画力图时，压力的作用点应画在被压物体上。如：置于斜面上的物体，对斜面压力方向是垂直斜面的而不是竖直向下。例10如下图情况中，能使物体对水平地面压强减小的是 A沿aa虚线切除上半部。B以bb虚线切除右半部。C以cc虚线切除右半部。D以cc虚线切除左半部。分析选项A，地面受力面积不变但压力减小了；选项B，地面受到的压力和受力面积同时减小，但减小的比值不变；选项C，地面受到压力减小的比值小于受力面积减小的比值；选项D，压力减小的比值大于受力面积减小的比值。解答A、D。说明压强是单位面积上所受的压力大小，因此，压力大不代表压强大，反之，压力小也能产生很大压强。例11两块完全相同的砖块，如下图，叠放在水平地面上，砖块的几何尺寸是20cm×10cm×5cm，若砖块A对砖块B的压力是FA，压强是pA；砖块B对地面的压力是FB，压强是PB，则FAFB=_，pApB=_。分析A对B的压力大小等于砖块自重，B对地面的压力大小等于两块砖的自重A对B的受力面积是砖块的最小侧面，即宽×厚；B对地面的接触面积是砖块的最大侧面，即长×宽解答FAFB=12，pApB=21说明“单位面积”是指“单位受力面积”因为压力只能产生于相互挤压的地方，所以受力面积只是物体间的接触部分面积例12边长为10cm的正方体铝块（铝=2.7×103kgm3）置于边长为50cm的水平台面上，求铝块对台面的压强分析先根据m=V求出铝块质量，铝块给台面的压力大小等于铝块重力大小，铝块与台面之间接触部分是铝块的侧面积。解答 V=a3=(0.1m)3=10-3m3,m=V=2.7×103kgm3×10-3m3=2.7kg,F=G=mg=2.7kg×9.8Nkg=26.46NS=a2=(0.1m)2=10-2m2答 铅块对台面的压强等于2646Pa。说明压强的计算公式：压强的单位：帕斯卡（Pa）， 1Pa=1Nm2。例13比较图104中芭蕾舞演员足尖对舞台的压强和图105象对地面的压强，哪个大？分析芭蕾舞演员对地面的压力要比大象对地面的压力小得多。但是由于芭蕾舞演员是用足尖着地，接触地的面积很小，因此芭蕾舞演员对地面的压强可能比大象对地面的压强大。解答（1）对演员来说F1=G1=475牛，S1=9.5厘米2，=9.5×10-4米2。（2）对大象来说F2=G2=60000牛，S2=600厘米2×4=0.24米2设芭蕾舞演员对地面的压强P1，大象对地面的压强P2答：芭蕾舞演员足尖对地面的压强比大象脚对地面的压强大。6 / 6