如图(a)所示,放在水平面上的实心圆柱体甲、乙由同种材料制成,密度为5×103千克/米3.甲、乙的高度均为0.1米.甲的质量为5千克,乙的质量为15千克.
①求:甲的体积V甲.
②求:甲对水平面的压力F甲.
③如图(b)所示,若在甲、乙上沿水平方向截去某一相同的厚度,并将所截去的部分均叠放至对方剩余部分上表面的中央.当截去厚度h时,恰能使叠放后的物体甲′、乙′对地面的压力相等,
(a)所截的厚度h为________米;(本空格不需要写解答过程)
(b)此时物体甲′、乙′对地面的压强分别为p甲′、p乙′,则p甲′:p乙′=________.(本空格不需要写解答过程)
0.05 3:1
①已知甲的质量和密度,利用V=即可求出其体积.
②已知甲的质量,利用G=mg可求得其重力,此时的重力即为压力.
③(a)根据实心圆柱体甲、乙由同种材料制成,利用其质量可求出其压力之比,从而可知其底面积之比,然后根据在甲、乙上沿水平方向截去某一相同的厚度h,并将所截去的部分均叠放至对方剩余部分上表面的中央.恰能使叠放后的物体甲′、乙′对地面的压力相等,列出等式解答h即可.
(b)因为此时叠放后的物体甲′、乙′对地面的压力相等,根据其受力面积之比,利用P=可求出其对地面的压强之比.
解答:①V甲===1×10-3m3,
答:甲的体积V甲=1×10-3m3,
②F甲=G甲=m甲g=5kg×9.8N/kg=49N.
甲对水平面的压力F甲为49N.
③(a)
由甲的质量为5千克,乙的质量为15千克.可知其质量之比为3:1,则压力之比也为3:1,
由P=可得=.
当截去厚度h时,恰能使叠放后的物体甲′、乙′对地面的压力相等,
则ρ甲g(0.1m-h)S甲+ρ乙ghS乙=ρ乙g(0.1m-h)S乙+ρ甲ghS甲.
整理得:ρ甲(0.1m-h)S甲+ρ乙hS乙=ρ乙(0.1m-h)S乙+ρ甲hS甲.
(0.1m-h)(ρ甲S甲-ρ乙S乙)=h(ρ甲S甲-ρ乙S乙),
(0.1m-h)=h,
解得h=0.05m.
故答案为:0.05
(b)因为此时叠放后的物体甲′、乙′对地面的压力相等,即=
又因=.
所以对地面的压强分别为p甲′、p乙′,则p甲′:p乙′=3:1.
故答案为:3:1
点评:本题考查了压力,压强的计算,甲乙上沿水平方向分别截去相同的厚度h后.甲乙剩余部分对水平地面的接触面积不变,这是此题的关键,在解题时要记住相关公式,灵活运用密度公式解决问题,此题的难点在于③中的(a)列出等式后,解答也要非常认真,仔细,否则后导致下一问出错.
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