在体育比赛中,压强的知识经常出现在物理试题中。这类题目往往结合实际生活情境,考察学生对压强概念、压强公式的理解和应用能力。以下是对中考体育物理压强难题的解析和揭秘。
一、压强的基本概念
压强是指单位面积上所受到的压力。其公式为:
[ P = \frac{F}{A} ]
其中,( P ) 表示压强,( F ) 表示压力,( A ) 表示受力面积。
二、压强难题解析
1. 运动员受伤时的氯乙烷喷洒
题目:体育比赛中运动员一旦受伤,医生会对着受伤部位喷射一种叫作氯乙烷的药液,该药液会在皮肤表面迅速汽化,使受伤部位表层骤然变冷而暂时失去痛感,说明氯乙烷具有较低的是( )
A. 沸点 B. 熔点 C. 温度 D. 凝固点
解析:由于氯乙烷在皮肤表面迅速汽化,使受伤部位表层骤然变冷,说明其沸点较低。故选 A。
2. 正方体在液体中的受力分析
题目:如图所示,边长为 10cm 的实心正方体,静止在液体中。h1 等于 10cm,其上表面受到液体向下的压力 F1 8N,下列说法正确的是:
A. 液体的密度为 0.8103g/cm³ B. 正方体受到的浮力为 8N C. 正方体上表面受到液体的压强为 8104Pa D. 正方体下表面受到液体的压力为 18N
解析:由压强公式 ( p = \frac{F}{S} ) 可得,上表面受到液体的压强 ( p_{上} = \frac{F1}{S} = \frac{18N}{0.01m^2} = 1800Pa )。根据 ( p{上} = \rho gh1 ),求得液体的密度 ( \rho = \frac{p{上}}{gh1} = \frac{1800Pa}{10N/kg \times 0.1m} = 0.8103kg/m^3 )。由阿基米德原理,正方体受到的浮力 ( F{浮} = G - F_1 = mg - F1 )。由于正方体处于静止状态,所以 ( F{浮} = F_1 = 18N )。下表面受到液体的压力 ( F2 = p{下}S ),其中 ( p_{下} = \rho gh_2 )。由于 ( h_2 ) 不知,所以无法直接计算 ( F_2 )。故选 B。
3. 压强计算与应用
题目:甲、乙两个正方体放在水平地面上,它们对水平面的压强相等,沿水平方向切去不同厚度,使剩余的厚度相同,剩余的压力相同。则甲乙切去的质量 ( m{甲} )、( m{乙} ) 和甲乙的密度满足的关系是( )
A. ( m{甲} < m{乙} ) B. ( m{甲} > m{乙} ) C. ( \rho{甲} < \rho{乙} ) D. ( \rho{甲} > \rho{乙} )
解析:设甲、乙正方体的边长分别为 ( a{甲} )、( a{乙} ),剩余厚度为 ( h )。则甲、乙正方体剩余体积分别为 ( V{甲} = a{甲}^2h )、( V{乙} = a{乙}^2h )。由题意知,剩余的压力相同,即 ( G{甲} = G{乙} )。因此,甲、乙剩余质量满足 ( m{甲} < m{乙} )。又因为剩余体积相等,所以 ( a{甲}^2h = a{乙}^2h ),即 ( a{甲} < a{乙} )。由压强公式 ( p = \frac{F}{S} = \frac{mg}{S} ) 可知,甲、乙正方体对水平面的压强相等,所以 ( \rho{甲} > \rho{乙} )。故选 C。