9. 据报道,某地区遭遇了一场特大暴雨,许多汽车被雨水淹没。有一辆质量为$1.5\ \mathrm{t}$的汽车,每个轮胎与地面的接触面积为$0.025\ \mathrm{m}^2$。($\rho_{\mathrm{水}}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$,$g$取$10\ \mathrm{N/kg}$) 求:
(1)这辆汽车正常停放时,对地面的压强;
(2)若这辆汽车不幸被水淹没,车门在水中的平均深度为$2\ \mathrm{m}$,车门的面积为$1\ \mathrm{m}^2$,车门在水中受到的压强为多少?
(3)请你用学过的物理知识解释此时车门在水中很难打开的原因。(提示:用数据解释更有说服力)
(1)这辆汽车正常停放时,对地面的压强;
(2)若这辆汽车不幸被水淹没,车门在水中的平均深度为$2\ \mathrm{m}$,车门的面积为$1\ \mathrm{m}^2$,车门在水中受到的压强为多少?
(3)请你用学过的物理知识解释此时车门在水中很难打开的原因。(提示:用数据解释更有说服力)
答案
(1)$ 1.5 × 10^5\ \mathrm{Pa} $;
(2)$ 2 × 10^4\ \mathrm{Pa} $;
(3)车门在水中受到的水的压力为$ 2 × 10^4\ \mathrm{N} $,压力很大,所以很难打开。
(2)$ 2 × 10^4\ \mathrm{Pa} $;
(3)车门在水中受到的水的压力为$ 2 × 10^4\ \mathrm{N} $,压力很大,所以很难打开。
解析
【分析】
本题围绕汽车停放时的固体压强、被淹后车门的液体压强及压力应用展开,解题思路如下:
1. 第(1)问:汽车对地面的压力等于自身重力,先通过G=mg计算重力,再确定汽车与地面的总接触面积(隐含4个轮胎),最后用固体压强公式p=F/S计算压强;
2. 第(2)问:车门在水中的压强为液体压强,直接套用液体压强公式p=ρgh代入数据计算;
3. 第(3)问:先由F=pS计算车门受到的水的压力,压力越大越难打开,据此解释原因。
【解析】
(1)汽车质量m=1.5t=1500kg,重力G=mg=1500kg×10N/kg=1.5×10⁴N;
汽车与地面的总接触面积S=4×0.025m²=0.1m²;
对地面的压强p=F/S=G/S=1.5×10⁴N / 0.1m²=1.5×10⁵Pa;
(2)车门在水中的压强为液体压强,根据p=ρgh:
p=ρ水gh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×2m=2×10⁴Pa;
(3)车门受到的水的压力F=pS=2×10⁴Pa×1m²=2×10⁴N,压力很大,因此车门很难打开。
【答案】
(1)1.5×10⁵Pa;(2)2×10⁴Pa;(3)车门在水中受到的水的压力为2×10⁴N,压力很大,所以很难打开。
【知识点】
固体压强计算、液体压强计算、压力的应用
【点评】
本题结合生活实际场景考查压强相关知识,涉及单位换算、隐含条件(汽车轮胎数量)的挖掘,是基础压强应用题,能有效检验学生对公式的掌握和应用能力。
【难度系数】
0.6
本题围绕汽车停放时的固体压强、被淹后车门的液体压强及压力应用展开,解题思路如下:
1. 第(1)问:汽车对地面的压力等于自身重力,先通过G=mg计算重力,再确定汽车与地面的总接触面积(隐含4个轮胎),最后用固体压强公式p=F/S计算压强;
2. 第(2)问:车门在水中的压强为液体压强,直接套用液体压强公式p=ρgh代入数据计算;
3. 第(3)问:先由F=pS计算车门受到的水的压力,压力越大越难打开,据此解释原因。
【解析】
(1)汽车质量m=1.5t=1500kg,重力G=mg=1500kg×10N/kg=1.5×10⁴N;
汽车与地面的总接触面积S=4×0.025m²=0.1m²;
对地面的压强p=F/S=G/S=1.5×10⁴N / 0.1m²=1.5×10⁵Pa;
(2)车门在水中的压强为液体压强,根据p=ρgh:
p=ρ水gh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×2m=2×10⁴Pa;
(3)车门受到的水的压力F=pS=2×10⁴Pa×1m²=2×10⁴N,压力很大,因此车门很难打开。
【答案】
(1)1.5×10⁵Pa;(2)2×10⁴Pa;(3)车门在水中受到的水的压力为2×10⁴N,压力很大,所以很难打开。
【知识点】
固体压强计算、液体压强计算、压力的应用
【点评】
本题结合生活实际场景考查压强相关知识,涉及单位换算、隐含条件(汽车轮胎数量)的挖掘,是基础压强应用题,能有效检验学生对公式的掌握和应用能力。
【难度系数】
0.6
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