如图所示,甲、乙两个均匀实心正方体放在水平地面上,它们的边长分别为0.1米和0.2米,甲的密度为0.8×103?千克/米3,乙的密度为0.1×103?千克/米3.求:
(1)甲的质量m.
(2)乙对水平地面的压力F.
(3)为了使甲和乙对水平地面的压强相等,小明、小红、小华和小强四位同学分别设计了四种不同的方法如表所示.请判断,________同学的设计可行;并求出该方法中所要求的质量或体积.
小明将质量相等的铜块分别放在甲、乙的上面小红将体积相等的铜块分别放在甲、乙的上面小华沿水平方向分别截去质量相等的部分小强沿水平方向分别截去体积相等的部分
网友回答
解:(1)m=ρ甲V甲=0.8×103kg/m3×(0.1m×0.1m×0.1m)=0.8kg;
∵在水平地面上,
∴甲对地面的压力:
F甲=G甲=m甲g=0.8kg×9.8N/kg=7.84N;
(2)m乙=ρ乙V乙=0.1×103kg/m3×(0.2m×0.2m×0.2m)=0.8kg;
∵在水平地面上,
∴乙对地面的压力:F乙=G乙=m乙g=0.8kg×9.8N/kg=7.84N????????????????????????????????????????
(3)甲的底面积S甲=0.1m×0.1m=0.01m2,乙的底面积S乙=0.2m×0.2m=0.04m2,
∵F甲=F乙,
∴甲和乙对地面的压强:p甲>p乙,
①小红的做法中,将体积相等的铜块分别放在甲、乙的上面,由G=mg=ρVg可知铜块的重力相同,原来对地面的压力相同,现在仍相同,受力面积不变,甲对地面的压强仍大于乙对地面的压强,不可行;
②小华的做法中,沿水平方向分别截去质量相等的部分,甲和乙剩余部分对地面的压力大小相等,甲和乙的底面积不变,甲和乙剩余部分对地面的压强大小关系不变,不能使甲和乙对地面的压强相等,不可行;
③小强的做法中,沿水平方向分别截去体积相等的部分,因为甲的密度大于乙的密度,截去甲的质量大于截去乙的质量,甲剩余部分对地面的压力小于乙剩余部分对地面的压力,甲和乙的底面积不变,使甲对地面的压强变小,可行;
设沿水平方向分别截去相同的体积V,则:
p甲′==,
p乙′==,
∵p甲′=p乙′,
∴=,
即:=,
解得:V≈0.77×10-3m3.
答:(1)甲的质量为0.8kg.
(2)乙对水平地面的压力为7.84N.
(3)小强同学的设计可行;该方法中所要求的体积为0.77×10-3m3.
解析分析:(1)知道甲的密度,求出甲的体积,利用密度公式求甲的质量,再利用重力公式求甲的重力,由于在水平地面上,对地面的压力等于甲的重力;(2)知道乙的密度,求出乙的体积,利用密度公式求乙的质量,再利用重力公式求乙的重力,由于在水平地面上,对地面的压力等于乙的重力;(3)压力相同,甲的底面积小,甲对地面的压强大,分别分析三位同学的方法中甲、乙对地面的压强变化,找出可能使压强相同的方法:①小红的做法中,将体积相等的铜块(密度相同、重力相同)分别放在甲、乙的上面,对地面的压力仍相同,受力面积不变,比较变化后甲和乙对地面的压强变化得结论;②小华的做法中,沿水平方向分别截去质量相等的部分,对地面的压力仍相同,受力面积不变,比较变化后甲和乙对地面的压强变化得结论;③小强的做法中,沿水平方向分别截去体积相等的部分,因为甲的密度大于乙的密度,所以甲剩余部分对地面的压力小于乙剩余部分对地面的压力,甲和乙的底面积不变,比较变化后甲和乙对地面的压强变化得结论;根据压强相等,列出关于质量或体积的方程求解.
点评:本题考查了学生对压强公式的掌握和运用,包括定量计算和定性分析,要求要根据已知条件,灵活运用压强计算式P=行分析解答.