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23. 人在行走、站立、平躺等不同情况时，对水平地面的压强大小不同.已知人的质量为$50\ \mathrm{kg}$，行走时与地面的接触面积为$0.02\ \mathrm{m}^2$($g$取$10\ \mathrm{N/kg}$).
(1) 求人行走时对地面压强.
(2) 如图所示，为了表示不同情况压强的大小，用水平方向的格数表示接触面面积、竖直方向的格数表示相应的压强，图中表示了人背负物体（甲或乙）、不背负物体时，行走、站立及平躺时的情况.
① 求乙物体的质量；
② 判断：$C$表示人是
(1) 求人行走时对地面压强.
(2) 如图所示，为了表示不同情况压强的大小，用水平方向的格数表示接触面面积、竖直方向的格数表示相应的压强，图中表示了人背负物体（甲或乙）、不背负物体时，行走、站立及平躺时的情况.
① 求乙物体的质量；
② 判断：$C$表示人是
站立
(选填“站立”或“行走”)的，此时人是否背负甲或乙物体，请通过计算说明.答案
不负重站立
站立
站立
解析
【分析】
1. 问题(1)：人行走时对水平地面的压力等于自身重力，先利用$G=mg$计算人的重力，再根据压强公式$p=\frac{F}{S}$计算对地面的压强。
2. 问题(2)①：首先根据不负重行走的压强和接触面积，确定图像中每格对应的压强和面积数值；再分析背负甲时的总压力，求出甲的重力，结合D的状态推理乙的质量（或通过图像格数关系计算乙的重力）。
3. 问题(2)②：对比行走与站立的接触面积特点（行走时为单脚接触，站立时为双脚接触，接触面积是行走的2倍），结合C的接触面积格数判断状态；再计算C对应的压力，与人体重力比较，判断是否负重。
【解析】
(1) 人行走时对水平地面的压力：
$F = G_{\mathrm{人}} = mg = 50\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 500\ \mathrm{N}$
行走时对地面的压强：
$p = \frac{F}{S} = \frac{500\ \mathrm{N}}{0.02\ \mathrm{m}^2} = 2.5 × 10^4\ \mathrm{Pa}$
(2) ① 由图可知，B为不负重行走，对应压强为$2.5 × 10^4\ \mathrm{Pa}$（竖直5格），因此每格代表的压强：
$p_0 = \frac{2.5 × 10^4\ \mathrm{Pa}}{5} = 5 × 10^3\ \mathrm{Pa}$
行走时接触面积为$0.02\ \mathrm{m}^2$（水平2格），每格代表的面积：
$S_0 = \frac{0.02\ \mathrm{m}^2}{2} = 0.01\ \mathrm{m}^2$
A为背负甲行走，总压力：
$F_A = 6p_0 × 2S_0 = 6 × 5 × 10^3\ \mathrm{Pa} × 2 × 0.01\ \mathrm{m}^2 = 600\ \mathrm{N}$
甲的重力：$G_{\mathrm{甲}} = F_A - G_{\mathrm{人}} = 600\ \mathrm{N} - 500\ \mathrm{N} = 100\ \mathrm{N}$
结合图像中D与A的对应关系，乙的重力与甲相同，故乙的质量：
$m_{\mathrm{乙}} = \frac{G_{\mathrm{乙}}}{g} = \frac{100\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}} = 10\ \mathrm{kg}$
② 行走时接触面积为单脚（2格），站立时为双脚（4格），C的接触面积大于行走时的接触面积，故C表示人是站立的。
计算站立时不负重的压强：
$p_{\mathrm{站立}} = \frac{G_{\mathrm{人}}}{2S_{\mathrm{行走}}} = \frac{500\ \mathrm{N}}{2 × 0.02\ \mathrm{m}^2} = 1.25 × 10^4\ \mathrm{Pa}$
对应图像中C的压强格数为$\frac{1.25 × 10^4\ \mathrm{Pa}}{5 × 10^3\ \mathrm{Pa/格}} = 2.5$格，结合接触面积4格，可得压力$F = p_{\mathrm{站立}} × 4S_0 = 1.25 × 10^4\ \mathrm{Pa} × 0.04\ \mathrm{m}^2 = 500\ \mathrm{N}$，等于人的重力，说明此时不负重。
【答案】
(1) $\boldsymbol{2.5 × 10^4\ \mathrm{Pa}}$
(2) ① $\boldsymbol{10\ \mathrm{kg}}$
② $\boldsymbol{站立}$；不负重，计算可知站立时不负重的压力等于人的重力，与C对应的压力一致，故不负重。
【知识点】
压强的计算；重力的计算；压力分析
【点评】
本题结合图像考查压强的综合应用，需明确不同状态下接触面积、压力的变化，理解图像格数与物理量的对应关系，注重对物理情景的分析和公式的灵活运用。
【难度系数】
0.6
1. 问题(1)：人行走时对水平地面的压力等于自身重力，先利用$G=mg$计算人的重力，再根据压强公式$p=\frac{F}{S}$计算对地面的压强。
2. 问题(2)①：首先根据不负重行走的压强和接触面积，确定图像中每格对应的压强和面积数值；再分析背负甲时的总压力，求出甲的重力，结合D的状态推理乙的质量（或通过图像格数关系计算乙的重力）。
3. 问题(2)②：对比行走与站立的接触面积特点（行走时为单脚接触，站立时为双脚接触，接触面积是行走的2倍），结合C的接触面积格数判断状态；再计算C对应的压力，与人体重力比较，判断是否负重。
【解析】
(1) 人行走时对水平地面的压力：
$F = G_{\mathrm{人}} = mg = 50\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 500\ \mathrm{N}$
行走时对地面的压强：
$p = \frac{F}{S} = \frac{500\ \mathrm{N}}{0.02\ \mathrm{m}^2} = 2.5 × 10^4\ \mathrm{Pa}$
(2) ① 由图可知，B为不负重行走，对应压强为$2.5 × 10^4\ \mathrm{Pa}$（竖直5格），因此每格代表的压强：
$p_0 = \frac{2.5 × 10^4\ \mathrm{Pa}}{5} = 5 × 10^3\ \mathrm{Pa}$
行走时接触面积为$0.02\ \mathrm{m}^2$（水平2格），每格代表的面积：
$S_0 = \frac{0.02\ \mathrm{m}^2}{2} = 0.01\ \mathrm{m}^2$
A为背负甲行走，总压力：
$F_A = 6p_0 × 2S_0 = 6 × 5 × 10^3\ \mathrm{Pa} × 2 × 0.01\ \mathrm{m}^2 = 600\ \mathrm{N}$
甲的重力：$G_{\mathrm{甲}} = F_A - G_{\mathrm{人}} = 600\ \mathrm{N} - 500\ \mathrm{N} = 100\ \mathrm{N}$
结合图像中D与A的对应关系，乙的重力与甲相同，故乙的质量：
$m_{\mathrm{乙}} = \frac{G_{\mathrm{乙}}}{g} = \frac{100\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}} = 10\ \mathrm{kg}$
② 行走时接触面积为单脚（2格），站立时为双脚（4格），C的接触面积大于行走时的接触面积，故C表示人是站立的。
计算站立时不负重的压强：
$p_{\mathrm{站立}} = \frac{G_{\mathrm{人}}}{2S_{\mathrm{行走}}} = \frac{500\ \mathrm{N}}{2 × 0.02\ \mathrm{m}^2} = 1.25 × 10^4\ \mathrm{Pa}$
对应图像中C的压强格数为$\frac{1.25 × 10^4\ \mathrm{Pa}}{5 × 10^3\ \mathrm{Pa/格}} = 2.5$格，结合接触面积4格，可得压力$F = p_{\mathrm{站立}} × 4S_0 = 1.25 × 10^4\ \mathrm{Pa} × 0.04\ \mathrm{m}^2 = 500\ \mathrm{N}$，等于人的重力，说明此时不负重。
【答案】
(1) $\boldsymbol{2.5 × 10^4\ \mathrm{Pa}}$
(2) ① $\boldsymbol{10\ \mathrm{kg}}$
② $\boldsymbol{站立}$；不负重，计算可知站立时不负重的压力等于人的重力，与C对应的压力一致，故不负重。
【知识点】
压强的计算；重力的计算；压力分析
【点评】
本题结合图像考查压强的综合应用，需明确不同状态下接触面积、压力的变化，理解图像格数与物理量的对应关系，注重对物理情景的分析和公式的灵活运用。
【难度系数】
0.6
