边长为0.1米和0.3米的甲、乙两正方体放在水平地面上,它们对水平地面的压强相等,已知甲的密度为2×103千克/米3.
求:①甲质量m甲;
②乙对地面的压力F乙;
③若在正方体甲、乙上沿水平方向分别切去厚度h甲′和h乙′后,使甲、乙剩余部分对水平地面的压强依然相等,则h甲′:h乙′=________(只要求写出结果)
网友回答
1:3
解析分析:①知道边长,求出正方体甲的体积,已知正方体甲的密度利用密度公式即可求质量m甲;
②根据已得出的正方体甲的质量,利用重力公式求其重,由于在水平地面上,对地面的压力等于重力,利用压强公式求正方体甲对地面的压强;因为它们对水平地面的压强相等,即可知道乙对地面的压强和压力.
③因在正方体甲、乙上是沿水平方向分别切去,由于先判断出两个物体的密度大小,然后表示出切除厚度h甲′和h乙′后,剩余部分对水平面的压强依然相等,根据ρg没变,h都变为h,结合p=ρgh即可比较得出.
解答:①∵正方体甲的体积V甲=(0.1m)3=1×10-3m3,
∴质量m甲=ρ甲V甲=2.0×103kg/m3×1×10-3m3=2kg;
②根据p=ρgh得:
p乙=p甲=ρ甲gh甲=2.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m=1960Pa,
F乙=p乙S乙=1960Pa×(0.3m)2=176.4N;
③两个物体都是规则的实心柱状物体,可利用p=ρgh比较压强,所以甲、乙两正方体放在水平地面上,根据原来它们对水平地面的压强相等得:
p乙=p甲,即ρ甲gh甲=ρ乙gh乙,
∵正方体甲、乙上沿水平方向分别切去厚度h甲′和h乙′后,甲、乙剩余部分对水平地面的压强依然相等,
∴ρ甲g(h甲-h甲′)=ρ乙g(h乙-h乙′),
根据ρg没变,h都可以都变为原来的或都可以,
如:(h甲-h甲′)=h甲=×0.1m=0.05m,则:h甲′=h甲-0.05m=0.1m-0.05m=0.05m,
:(h乙-h乙′)=h乙=×0.3m=0.15m,则:h乙′=h乙-0.15m=0.3m-0.15m=0.15m,
∴h甲′:h乙′=0.05m:0.15m=1:3.
答:求:①甲质量m甲为2kg;
②乙对地面的压力F乙为176.4N;
③h甲′:h乙′=1:3.
点评:此题是典型的柱状固体的压强问题,要根据已知条件,灵活选用压强计算式p=和p=ρgh(适用于实心柱体对支撑面的压强)进行分析解答,对于方形物体:p=====ρgh,可见对桌面压强仅与物体密度和h有关,而与粗细无关.