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(2011?梧州)如圖所示,邊長分別為0.2m和0.4m的均勻正方體A、B放置在水平地面上,物體A的質量為16kg,物體B的質量為32kg,g取10N/kg.求:
(1)物體A的重力;
(2)物體A的密度;
(3)在保持物體A、B原有放置方式的情況下,把A物體從其沿水平方向切去質量為△m的部分,然后將切去部分疊放在B物體上,使A物體剩余部分和B物體對水平地面的壓強相等,計算所截取質量△m;若把B物體從其右側沿豎直方向切去質量為△m的部分,然后將切去部分疊放在A物體上,此時B物體剩余部分和A物體對水平地面的壓強是否相等?請說明理由.
分析:(1)已知物體A的質量,利用G=mg可求出物體A的重力;
(2)已知物體A的邊長,可求出其體積,再利用ρ=
m
V
可求出其密度;
(3)先利用公式p=
F
S
求出A對水平面的壓強;若將B物體從其右側沿豎直方向切去質量為△m的部分,且將切去部分疊放在A物體上,則B物體仍為柱體且高度和密度都不變,可知A、B對地面的壓強的變化;進一步求出所截取的質量.然后根據正方體,推出P=
mg
S
=
ρVg
S
=ρgh,即可說明此時B物體剩余部分和A物體對水平地面的壓強是否相等.
解答:解:(1)物體A的重力 GA=mAg=16kg×10N/kg=160N.
答:物體A的重力為160N.
(2)VA=0.2m×0.2m×0.2m=0.008m3,
物體A的密度ρA=
mA
VA
=
16kg
0.008m3
=2×103kg/m3
答:物體A的密度為2×103kg/m3
(3)把A物體從其沿水平方向切去質量為△m的部分,且將切去部分疊放在B物體上時,
有  pA?=pB?而 p=
F
S
=
G
S
=
mg
S
,
所以
(mA-△m)g
SA
=
(mB+△m)g
SB
,
16kg-△m
(0.2m)2
=
32kg+△m
(0.4m)2

解得:△m=6.4 kg.
原來物體A、B對地面的壓強分別為
pA=
FA
SA
=
GA
SA
=
mAg
SA
=
16kg×10N/kg
(0.2m)2
=4000Pa
pB=
FB
SB
=
GB
SB
=
mBg
SB
=
32kg×10N/kg
(0.4m)2
=2000Pa.
答:所截取質量△m=6.4kg;
若把B物體從其右側沿豎直方向切去質量為△m的部分,然后將切去部分疊放在A物體上,此時B物體剩余部分和A物體對水平地面的壓強不相等.
因為對于正方體,P=
mg
S
=
ρVg
S
=ρgh,把B物體從其右側沿豎直方向切去質量為△m的部分,剩余部分仍為柱體且高度和密度都不變,所以B物體對地面的壓強不變仍為2000Pa;而把切去部分疊放在A物體上,則A物體對地面的壓力將增大且地面的受力面積不變,因此A物體對地面的壓強將要增大,即大于4000Pa.所以A物體對地面的壓強仍然大于B物體對地面的壓強,故不可能使二者對水平地面的壓強相等.
點評:本題考查了學生對壓強公式的掌握和運用,包括定量計算和定性分析,要求要根據已知條件,靈活運用壓強計算式P=
F
S
行分析解答,此題的難點在(3),不僅要求學生熟練掌握壓強公式,還要求學生具備一定的空間想象能力.
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