如图所示,A、B两立方体叠置在一起放于水平桌面上,A的密度为ρA,B的密度为ρB且ρA:ρB=1:2,A对B的压强与B对桌面的压强之比PA:PB=2:3,开始时它们的边长比为LA:LB=1:1,若不断地缩小A立方体的体积,但始终保持A的形状为立方体,使A、B两立方体的边长LA:LB的比值由1:1逐渐变为1:2,则压强PA:PB的比值变化情况为( )
A、始终变大 B、始终变小
C、先减小后变大 D、先增大后减
解析:
A、B的重力分别是:
GA=ρAgLA3
GB=ρBLB3
其压强的比值:
PA/PB=(GA/LA2)/[(GA+GB)/LB2]
=(ρAgLA3/LA2)/[(ρAgLA3+ρBLB3)/LB2]
当LA/LB=1/1,即LA=LB时,PA/PB=2/3
故:
(ρAgLA3/LA2)/[(ρAgLA3+ρBLB3)/LB2]=2/3
其中LA=LB
解之可得:ρA/ρB=2
当LA/LB从1:1变成1:2,即LA逐渐变小到LB的1/2的过程中,其密度不变,压强的比值为:
PA/PB=(ρAgLA3/LA2)/[(ρAgLA3+ρBLB3)/LB2]
将ρA=2ρB代入可得:
PA/PB=2/[2(LA/LB)2+LB/LA]
以下通过赋值方法来研究。LA/LB从1/1逐渐变到1/2过程中,选择几个具有代表性的数据代入并计算出其比值,比较比值的大小情况,找出规律,从而得出结论。
取其比仁值分别为:1/1、3/4、1/2
当LA/LB=1/1时:PA/PB=2/3≈0.67
当LA/LB=3/4时:PA/PB =48/59≈0.81
当LA/LB=1/2时:PA/PB=4/5=0.8
比较比值大小可以发现,其压强的比值先变大后变小。
综上,正确答案为:C
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