Question

如圖所示甲是一個(gè)深度很淺的皮碗，乙是將皮碗壓向水平的天花板，擠出皮碗下的全部空氣，皮碗象吸盤一樣“平貼”在天花板上，皮碗的吸附面積為100cm²，皮碗中心引出的細(xì)線可以懸掛一個(gè)物體在空中．（不計(jì)細(xì)線和皮碗的重量，大氣壓取1.0×10⁵Pa，g取10N/kg）
（1）皮碗能象吸盤一樣“平貼”在天花板上是由于受到

大氣壓

的作用．
（2）要想吸盤不脫落，所掛物體的重量最多不得超過(guò)多少？
（3）設(shè)想細(xì)線下掛一邊長(zhǎng)為10cm，質(zhì)量為500g的正方體物塊時(shí)吸盤沒有脫落（物塊底面保持水平），剪斷細(xì)線物塊落在水平地面上無(wú)反彈和翻滾，從觸地時(shí)開始計(jì)時(shí)，物塊對(duì)地面的壓強(qiáng)隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖丙所示（接觸面積一直是正方體的底面積），壓強(qiáng)減至P_r時(shí)便保持不變．求t=0時(shí)物塊對(duì)地面的壓力和t=0.1S時(shí)P_r為多少？

Answer 1

分析：（1）塑料吸盤是大氣壓在生活中應(yīng)用的實(shí)例．
（2）計(jì)算所掛的物體重力，先利用壓強(qiáng)公式計(jì)算出大氣對(duì)皮碗產(chǎn)生的壓力，然后利用力的平衡知識(shí)得出；
（3）從圖丙可以看出當(dāng)t=0時(shí)，p=1.5×10³p_a，利用壓強(qiáng)公式計(jì)算出壓力．
當(dāng)t=0.1s時(shí)，正方體靜止，壓力大小等于物體重力，利用壓強(qiáng)公式計(jì)算出壓強(qiáng)．

解答：解：（1）使用塑料吸盤時(shí)，先擠走里邊的空氣，使其內(nèi)部近似真空，氣體壓強(qiáng)非常小，外界大氣壓的作用就把它壓在了光滑的墻面上；
（2）∵p=

F

S

，
∴大氣壓作用在吸盤上的壓力：
F=P₀S=1.0×10⁵Pa×100×10^-4 m²=1000N，
所掛物體的最大重量G=F=1000N，
（3）查表知t=0時(shí)物塊對(duì)地面的壓強(qiáng)P_r=1.5×10³Pa，
∵p=

F

S

，
∴F=P_rS=1.5×10³ Pa×（0.1m×0.1m）=15N，
由題意t=0.1S時(shí)可知此時(shí)正方體物塊靜止在水平地面上，F(xiàn)_r=G_物=mg=0.5kg×10N/kg=5N，
則P_r=

Fr

S

=

5N

0.01m2

=500Pa．
故答案為：（1）大氣壓；
（2）要想吸盤不脫落，所掛物體的重量最多不得超過(guò)1000N；
（3）t=0時(shí)物塊對(duì)地面的壓力F=15N；t=0.1s時(shí)p_r=500Pa．

點(diǎn)評(píng)：此題主要考查學(xué)生對(duì)壓強(qiáng)的大小及其計(jì)算的理解和掌握，同時(shí)考查了壓力與重力的關(guān)系、力的平衡、讀圖識(shí)圖等，難度大，屬于難題．