问题
选择题
如图所示,甲、乙两个用同种材料制成的均匀实心正方体放在水平地面上,可能使甲和乙对地面的压强相等的方法是( )
A.沿水平线截去质量相同的部分
B.沿水平线截去高度相同的部分
C.将质量相同的物体分别放在甲、乙的上面
D.分别以甲、乙物体上表面的面积大小加上相同高度的该种物质
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答案
质地均匀密度为ρ的柱体,设其高度为h,底面积为S,其对水平地面的压强的计算公式可以进行如下推导:
由于其放在水平地面上,所以其对地面的压力等于其本身的重力:F=G=mg=ρVg=ρShg,
其对地面的压强:P=
=F S
=ρhg.ρShg S
由此可知,质地均匀的柱体对地面压强的大小取决于柱体的密度和高度,在此题中,两个柱体的密度相同,要使其对地面的压强相等,则必须使两者的高度相等.
在A、B、D三个选择项的措施中虽然都改变了甲乙两个柱体的高度,都不能使两者的高度相等.故它们都不符合题意.
C、放上质量为m的物体后,甲对地面的压强:P甲=ρ甲gh甲+
.mg S甲
同理此时乙对地面的压强为:P乙=ρ乙gh乙+
.mg S乙
由于甲的高度小于乙的高度,根据公式P=ρhg可知,所以ρ甲gh甲<ρ乙gh乙.
而在
和mg S甲
中,两者分子相同,S甲小于S乙,所以mg S乙
>mg S甲
.mg S乙
故ρ甲gh甲+
有可能等于ρ乙gh乙+mg S甲
.故C符合题意.mg S乙
综上分析,故选C.