9. (★★)(2025·南通)《天工开物》记载了人们劳作时的情景,图9.1-13中减小压强的工具是 【 】


A.锋利的锄头
B.重重的碾子
C.宽宽的扁担
D.尖尖的凿子

C

【分析】
要解决这道题，首先需要回忆减小压强的方法：压强的大小与压力和受力面积有关，减小压强可以通过在压力一定时增大受力面积，或者在受力面积一定时减小压力来实现。接下来我们逐个分析每个选项中的工具是通过什么方式改变压强的，判断哪个是减小压强的工具。
【解析】
逐个分析选项：
1. 选项A：锋利的锄头，其刀刃很薄，是通过减小受力面积的方式来增大压强，这样更容易锄开土壤，不属于减小压强的工具；
2. 选项B：重重的碾子，是通过增大压力的方式来增大压强，能更好地碾压谷物等，不属于减小压强的工具；
3. 选项C：宽宽的扁担，当人挑担时，压力（等于物体和扁担的总重力）一定，宽宽的扁担增大了与肩膀的受力面积，根据压强公式$p=\frac{F}{S}$，在压力F一定时，受力面积S越大，压强p越小，这样能减小肩膀受到的压强，属于减小压强的工具；
4. 选项D：尖尖的凿子，通过减小受力面积来增大压强，方便开凿物体，不属于减小压强的工具。
综上，只有宽宽的扁担是减小压强的工具。
【答案】
C
【知识点】
减小压强的方法，压强的影响因素
【点评】
本题以《天工开物》中的劳作情景为背景，将物理知识与传统生活实际相结合，考查了压强的相关应用，需要学生结合压强公式，准确区分增大和减小压强的方法，提升知识的应用能力。
【难度系数】
0.8

拓展创新
无砟轨道的高速列车
无砟轨道(如图9.1-14甲所示)的路基不用碎石,铁轨和轨枕直接铺在混凝土上,这可以减少维护、降低粉尘等。高速列车在无砟轨道上运行时如子弹头般穿梭而过(如图9.1-14乙所示),时速可达350 km。传统铁路的铁轨是固定在枕木上的,再在下方用小碎石铺成路砟(如图9.1-14丙所示)。

请根据上述材料,回答下列问题。
传统的铁路轨道路砟和枕木的主要作用是。
质量为$4×10^6\ \mathrm{kg}$的列车所受重力为N;列车在平直轨道上静止时,所有车轮跟铁轨接触的总面积为$0.8\ \mathrm{m}^2$,列车对铁轨的压强为Pa。($g$取$10\ \mathrm{N/kg}$)

增大受力面积，防止铁轨因压力太大而下
陷到泥土里
$4×10^{7}$
$5×10^{7}$

【分析】
首先分析路砟和枕木的作用：根据减小压强的原理，在压力一定时，增大受力面积可以减小压强，路砟和枕木通过增大铁轨与路基的受力面积，减小铁轨对路基的压强，防止铁轨下陷；
然后计算重力：利用重力计算公式$G=mg$，代入已知的质量和g的数值即可求出列车重力；
最后计算压强：列车静止时对铁轨的压力等于自身重力，再根据压强公式$p=\frac{F}{S}$，代入压力和受力面积的数值，就能求出列车对铁轨的压强。
【解析】
1. 传统铁路轨道路砟和枕木的作用：
在压力一定时，路砟和枕木增大了铁轨与路基的受力面积，根据减小压强的原理，受力面积越大，压强越小，从而防止铁轨因压强过大而下陷到泥土里。
2. 列车所受重力的计算：
根据重力公式$G=mg$，已知列车质量$m=4×10^6\ \mathrm{kg}$，$g=10\ \mathrm{N/kg}$，则：
$G=mg=4×10^6\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=4×10^7\ \mathrm{N}$
3. 列车对铁轨的压强计算：
列车在平直轨道上静止时，对铁轨的压力等于自身重力，即$F=G=4×10^7\ \mathrm{N}$，
根据压强公式$p=\frac{F}{S}$，已知受力面积$S=0.8\ \mathrm{m}^2$，则：
$p=\frac{F}{S}=\frac{4×10^7\ \mathrm{N}}{0.8\ \mathrm{m}^2}=5×10^7\ \mathrm{Pa}$
【答案】
增大受力面积，减小压强，防止铁轨下陷；$4×10^7$；$5×10^7$
【知识点】
减小压强的方法；重力的计算；压强的计算
【点评】
本题结合实际铁路交通场景，将物理知识与生活应用结合，考查了减小压强的原理及重力、压强的基础计算，帮助学生理解物理知识在工程中的实际应用，提升知识迁移能力。
【难度系数】
0.7