11.公交车窗户旁都配有红色的破窗锤。破窗锤的锤头顶端尖锐,是为了(选填“增大”或“减小”)压强,更容易破窗。已知锤头顶端面积是2.0 mm²,底部面积是2.0 cm²,若乘客敲击车窗的力是50 N,则破窗锤对车窗的最大压强是 Pa。
答案
增大;$ 2.5×10^7 $
解析
解:
在压力一定时,减小受力面积可以增大压强,破窗锤的锤头顶端尖锐,是为了增大压强。
要得到破窗锤对车窗的最大压强,应取最小的受力面积,即锤头顶端的面积:
$ S = 2.0\ \mathrm{mm}^2 = 2.0×10^{-6}\ \mathrm{m}^2 $
根据压强公式 $ p = \frac{F}{S} $,代入数据得:
$ p = \frac{F}{S} = \frac{50\ \mathrm{N}}{2.0×10^{-6}\ \mathrm{m}^2} = 2.5×10^7\ \mathrm{Pa} $
在压力一定时,减小受力面积可以增大压强,破窗锤的锤头顶端尖锐,是为了增大压强。
要得到破窗锤对车窗的最大压强,应取最小的受力面积,即锤头顶端的面积:
$ S = 2.0\ \mathrm{mm}^2 = 2.0×10^{-6}\ \mathrm{m}^2 $
根据压强公式 $ p = \frac{F}{S} $,代入数据得:
$ p = \frac{F}{S} = \frac{50\ \mathrm{N}}{2.0×10^{-6}\ \mathrm{m}^2} = 2.5×10^7\ \mathrm{Pa} $
12.篮球从空中下落到地面的过程中,与地面的接触面积会不断增大,最大接触面积与下落高度之间有怎样的关系?学校兴趣小组利用器材进行探究。

甲
乙
丙
(1)在地面铺一张白纸,并用复写纸覆盖,篮球从一定高度自由下落,撞击复写纸,在白纸上留下蓝色圆斑,如图甲所示;
(2)小明让篮球从不同高度自由下落,将下落高度与蓝色圆斑的面积记录在表中,在图乙中描点并用平滑的曲线画出$S -h$图像。则蓝色圆斑的面积与下落高度之间的变化关系是;

|序号|1|2|3|4|5|
|----|----|----|----|----|----|
|下落高度$h/\mathrm{cm}$|30.0|60.0|90.0|120.0|150.0|
|蓝色圆斑面积$S/\mathrm{cm}^2$|45.3|66.4|84.9|98.5|107.5|
(3)压力传感器能记录瞬间的压力大小,并将数据呈现在计算机上。小明想测量篮球从30 cm高处下落到地面的最大压强。如图丙所示,他将压力传感器放置在球场上,篮球从相应高度处自由下落撞击压力传感器,从电脑上读取最大压力$F$的大小,并在表格中查找对应的圆斑面积,进行计算。你认为小明的做法是否正确?。理由是。
甲
乙
丙
(1)在地面铺一张白纸,并用复写纸覆盖,篮球从一定高度自由下落,撞击复写纸,在白纸上留下蓝色圆斑,如图甲所示;
(2)小明让篮球从不同高度自由下落,将下落高度与蓝色圆斑的面积记录在表中,在图乙中描点并用平滑的曲线画出$S -h$图像。则蓝色圆斑的面积与下落高度之间的变化关系是;
|序号|1|2|3|4|5|
|----|----|----|----|----|----|
|下落高度$h/\mathrm{cm}$|30.0|60.0|90.0|120.0|150.0|
|蓝色圆斑面积$S/\mathrm{cm}^2$|45.3|66.4|84.9|98.5|107.5|
(3)压力传感器能记录瞬间的压力大小,并将数据呈现在计算机上。小明想测量篮球从30 cm高处下落到地面的最大压强。如图丙所示,他将压力传感器放置在球场上,篮球从相应高度处自由下落撞击压力传感器,从电脑上读取最大压力$F$的大小,并在表格中查找对应的圆斑面积,进行计算。你认为小明的做法是否正确?。理由是。
答案
解:
(2) 在实验测量的范围内,篮球下落高度越大,蓝色圆斑的面积越大,且面积随高度增大的增速逐渐变缓
(3) 不正确;压力传感器的接触面软硬程度与之前实验的操场地面不同,篮球从同一高度下落撞击两者时的最大接触面积不相等,无法直接使用表格中对应高度的圆斑面积计算该最大压力对应的压强。
(2) 在实验测量的范围内,篮球下落高度越大,蓝色圆斑的面积越大,且面积随高度增大的增速逐渐变缓
(3) 不正确;压力传感器的接触面软硬程度与之前实验的操场地面不同,篮球从同一高度下落撞击两者时的最大接触面积不相等,无法直接使用表格中对应高度的圆斑面积计算该最大压力对应的压强。
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