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[变式1]（2026济南市中区期末）如图所示是我国自主研发的六足机器狗，2025年在南极中山站顺利完成了一系列科考测试。该机器狗在南极$-30°\mathrm{C}$的低温环境下能持续工作4～6个小时，在冰雪地面能负重自由行走。若该机器狗的质量为12 kg，单足与地面的接触面积为$50\ \mathrm{cm}^2$，取$g=10\ \mathrm{N/kg}$，请计算：
(1)该机器狗空载站立在水平冰面上时对冰面的压力。
(2)该机器狗空载在水平冰面上三足着地时对冰面的压强。
(1)该机器狗空载站立在水平冰面上时对冰面的压力。
(2)该机器狗空载在水平冰面上三足着地时对冰面的压强。
答案
(1) 120 N
(2) 8 000 Pa
解析:(1)机器狗空载站立在水平冰面上时,其对冰面的压力等于自身的重力,即机器狗空载站立在水平冰面上时对冰面的压力 $F=G=mg=12\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=120\ \mathrm{N}$。
(2)机器狗与地面的接触面积为三只脚的面积之和。三足着地时的总受力面积 $S=3S_{\mathrm{单}}=3× 50\ \mathrm{cm}^2=150\ \mathrm{cm}^2=150× 10^{-4}\ \mathrm{m}^2=1.5× 10^{-2}\ \mathrm{m}^2$,
机器狗对冰面的压强 $p=\frac{F}{S}=\frac{120\ \mathrm{N}}{1.5× 10^{-2}\ \mathrm{m}^2}=8\ 000\ \mathrm{Pa}$。
(2) 8 000 Pa
解析:(1)机器狗空载站立在水平冰面上时,其对冰面的压力等于自身的重力,即机器狗空载站立在水平冰面上时对冰面的压力 $F=G=mg=12\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=120\ \mathrm{N}$。
(2)机器狗与地面的接触面积为三只脚的面积之和。三足着地时的总受力面积 $S=3S_{\mathrm{单}}=3× 50\ \mathrm{cm}^2=150\ \mathrm{cm}^2=150× 10^{-4}\ \mathrm{m}^2=1.5× 10^{-2}\ \mathrm{m}^2$,
机器狗对冰面的压强 $p=\frac{F}{S}=\frac{120\ \mathrm{N}}{1.5× 10^{-2}\ \mathrm{m}^2}=8\ 000\ \mathrm{Pa}$。
解析
【分析】
要解决这道题，需明确水平面上物体对支撑面的压力等于自身重力，再结合压强公式计算压强。步骤：(1) 先计算机器狗的重力，空载时对冰面的压力等于重力；(2) 确定三足着地的总接触面积，注意单位换算，再用压力除以总接触面积得到压强。
【解析】
(1) 机器狗空载站立在水平冰面上时，对冰面的压力等于自身重力，根据重力公式 $ G = mg $，代入数据得：
$ F = G = mg = 12\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 120\ \mathrm{N} $。
(2) 机器狗三足着地时，总受力面积为3个单足接触面积之和，先换算单位：
$ S = 3S_{\mathrm{单}} = 3 × 50\ \mathrm{cm}^2 = 150\ \mathrm{cm}^2 = 150 × 10^{-4}\ \mathrm{m}^2 = 1.5 × 10^{-2}\ \mathrm{m}^2 $。
根据压强公式 $ p = \frac{F}{S} $，代入数据得：
$ p = \frac{120\ \mathrm{N}}{1.5 × 10^{-2}\ \mathrm{m}^2} = 8000\ \mathrm{Pa} $。
【答案】
(1) 120 N；(2) 8000 Pa
【知识点】
压力与重力的关系，压强计算，面积单位换算
【点评】
本题是基础力学计算题，考查水平面上压力与重力的关系、压强公式的应用，解题关键是注意受力面积的单位换算，属于常规基础题型。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需明确水平面上物体对支撑面的压力等于自身重力，再结合压强公式计算压强。步骤：(1) 先计算机器狗的重力，空载时对冰面的压力等于重力；(2) 确定三足着地的总接触面积，注意单位换算，再用压力除以总接触面积得到压强。
【解析】
(1) 机器狗空载站立在水平冰面上时，对冰面的压力等于自身重力，根据重力公式 $ G = mg $，代入数据得：
$ F = G = mg = 12\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 120\ \mathrm{N} $。
(2) 机器狗三足着地时，总受力面积为3个单足接触面积之和，先换算单位：
$ S = 3S_{\mathrm{单}} = 3 × 50\ \mathrm{cm}^2 = 150\ \mathrm{cm}^2 = 150 × 10^{-4}\ \mathrm{m}^2 = 1.5 × 10^{-2}\ \mathrm{m}^2 $。
根据压强公式 $ p = \frac{F}{S} $，代入数据得：
$ p = \frac{120\ \mathrm{N}}{1.5 × 10^{-2}\ \mathrm{m}^2} = 8000\ \mathrm{Pa} $。
【答案】
(1) 120 N；(2) 8000 Pa
【知识点】
压力与重力的关系，压强计算，面积单位换算
【点评】
本题是基础力学计算题，考查水平面上压力与重力的关系、压强公式的应用，解题关键是注意受力面积的单位换算，属于常规基础题型。
【难度系数】
0.6
[典例2]（2026济南市中区期末）如图所示的情景中，为了增大压强的是（
A
）答案
A
解析
【分析】要判断哪个情景是增大压强，需依据压强公式$ p = \frac{F}{S} $，明确增大压强的两种方法：一是压力一定时，减小受力面积；二是受力面积一定时，增大压力。接下来逐一分析各选项的措施，判断其是增大还是减小压强。
【解析】
根据压强公式$ p = \frac{F}{S} $：
选项A：安全锤的锤头做得很尖，在压力一定时，通过减小受力面积来增大压强，便于打破玻璃，符合增大压强的要求；
选项B：背包的背带做得较宽，在压力一定时，通过增大受力面积来减小压强，背背包时更舒适，不符合；
选项C：眼镜架上装有鼻托，在压力一定时，通过增大受力面积来减小压强，佩戴眼镜时更舒适，不符合；
选项D：铁轨铺在枕木上，在压力一定时，通过增大受力面积来减小压强，防止铁轨下陷，不符合。
综上，答案为A。
【答案】A
【知识点】增大压强的方法、压强的应用
【点评】本题考查压强知识在生活中的实际应用，解题关键是掌握增大和减小压强的方法，结合实际情景分析受力面积的变化，属于基础题型。
【难度系数】0.3
【解析】
根据压强公式$ p = \frac{F}{S} $：
选项A：安全锤的锤头做得很尖，在压力一定时，通过减小受力面积来增大压强，便于打破玻璃，符合增大压强的要求；
选项B：背包的背带做得较宽，在压力一定时，通过增大受力面积来减小压强，背背包时更舒适，不符合；
选项C：眼镜架上装有鼻托，在压力一定时，通过增大受力面积来减小压强，佩戴眼镜时更舒适，不符合；
选项D：铁轨铺在枕木上，在压力一定时，通过增大受力面积来减小压强，防止铁轨下陷，不符合。
综上，答案为A。
【答案】A
【知识点】增大压强的方法、压强的应用
【点评】本题考查压强知识在生活中的实际应用，解题关键是掌握增大和减小压强的方法，结合实际情景分析受力面积的变化，属于基础题型。
【难度系数】0.3
[变式2] 物理学与社会发展
在火箭与导弹领域，手工制造固体燃料依然十分重要，火药雕刻技术也直接决定了一个国家武器装备的国防实力。首先它对精度的要求极高，又因为固体燃料极其敏感，静电、不合理的摩擦，甚至刀具触碰到金属壳等都能导致其燃爆。我国的“大国工匠”们以精湛的火药雕刻技术让一件件大国重器华丽绽放。如图所示，雕刻火药时刀刃磨得锋利是为了 （
A.减小压强
B.减小压力
C.增大压强
D.增大压力
在火箭与导弹领域，手工制造固体燃料依然十分重要，火药雕刻技术也直接决定了一个国家武器装备的国防实力。首先它对精度的要求极高，又因为固体燃料极其敏感，静电、不合理的摩擦，甚至刀具触碰到金属壳等都能导致其燃爆。我国的“大国工匠”们以精湛的火药雕刻技术让一件件大国重器华丽绽放。如图所示，雕刻火药时刀刃磨得锋利是为了 （
C
）A.减小压强
B.减小压力
C.增大压强
D.增大压力
答案
C
解析
【分析】
这道题考查压强的相关应用，解题思路是：先明确压强的计算公式$ p=\frac{F}{S} $，压强大小由压力和受力面积共同决定；再分析刀刃磨锋利的作用——在压力一定时，改变受力面积，进而判断压强的变化，最后对应选项选出正确答案。
【解析】
根据压强公式$ p=\frac{F}{S} $，当压力$ F $一定时，受力面积$ S $越小，压强$ p $越大。雕刻火药时，刀刃磨得锋利，是为了减小刀刃与火药的接触面积（即受力面积），在压力不变的情况下，增大对火药的压强，便于雕刻。分析选项：A选项减小压强不符合原理，B选项减小压力与刀刃锋利无关，C选项增大压强符合分析，D选项增大压力并非刀刃磨锋利的目的，因此选C。
【答案】
C
【知识点】
压强、增大压强的方法
【点评】
本题结合“大国工匠”火药雕刻的实际场景，将物理知识与生活应用结合，考查压强的核心知识点，属于基础题，能让学生体会物理在实际生产中的应用，难度较低。
【难度系数】
0.8
这道题考查压强的相关应用，解题思路是：先明确压强的计算公式$ p=\frac{F}{S} $，压强大小由压力和受力面积共同决定；再分析刀刃磨锋利的作用——在压力一定时，改变受力面积，进而判断压强的变化，最后对应选项选出正确答案。
【解析】
根据压强公式$ p=\frac{F}{S} $，当压力$ F $一定时，受力面积$ S $越小，压强$ p $越大。雕刻火药时，刀刃磨得锋利，是为了减小刀刃与火药的接触面积（即受力面积），在压力不变的情况下，增大对火药的压强，便于雕刻。分析选项：A选项减小压强不符合原理，B选项减小压力与刀刃锋利无关，C选项增大压强符合分析，D选项增大压力并非刀刃磨锋利的目的，因此选C。
【答案】
C
【知识点】
压强、增大压强的方法
【点评】
本题结合“大国工匠”火药雕刻的实际场景，将物理知识与生活应用结合，考查压强的核心知识点，属于基础题，能让学生体会物理在实际生产中的应用，难度较低。
【难度系数】
0.8
1. 如图所示的日常用品，使用时有利于减小压强的是（
A.逃生锤的锤头
B.剥皮器的刀片
C.锥子的锥尖
D.图钉的钉帽
D
）A.逃生锤的锤头
B.剥皮器的刀片
C.锥子的锥尖
D.图钉的钉帽
答案
1. D
解析
【分析】首先明确压强的计算公式为$ p = \frac{F}{S} $，减小压强的核心方法是：压力$ F $一定时，增大受力面积$ S $；受力面积$ S $一定时，减小压力$ F $。本题中日常用品使用时压力通常不变，因此需判断各选项是否通过增大受力面积来减小压强。
【解析】根据压强公式$ p = \frac{F}{S} $，逐一分析选项：
选项A：逃生锤的锤头很尖，是压力一定时，通过减小受力面积增大压强，不符合题意；
选项B：剥皮器的刀片很薄，是压力一定时，通过减小受力面积增大压强，不符合题意；
选项C：锥子的锥尖很细，是压力一定时，通过减小受力面积增大压强，不符合题意；
选项D：图钉的钉帽面积较大，是压力一定时，通过增大受力面积减小压强，符合题意。
【答案】D
【知识点】压强、减小压强的方法
【点评】本题考查压强公式的实际应用，属于基础概念题，难度较低，学生掌握减小压强的方法即可正确解答。
【难度系数】0.7
【解析】根据压强公式$ p = \frac{F}{S} $，逐一分析选项：
选项A：逃生锤的锤头很尖，是压力一定时，通过减小受力面积增大压强，不符合题意；
选项B：剥皮器的刀片很薄，是压力一定时，通过减小受力面积增大压强，不符合题意；
选项C：锥子的锥尖很细，是压力一定时，通过减小受力面积增大压强，不符合题意；
选项D：图钉的钉帽面积较大，是压力一定时，通过增大受力面积减小压强，符合题意。
【答案】D
【知识点】压强、减小压强的方法
【点评】本题考查压强公式的实际应用，属于基础概念题，难度较低，学生掌握减小压强的方法即可正确解答。
【难度系数】0.7
2. 工人师傅想把一台机器放到水平工作台面上修。为防止工作台面被压坏，他在台面上放了一块垫板，下面实例中和以上
措施类似的是（
A.冰鞋上的冰刀
B.很尖的箭头
C.许多车轮的货车
D.压路机的大质量碾轮
措施类似的是（
C
）A.冰鞋上的冰刀
B.很尖的箭头
C.许多车轮的货车
D.压路机的大质量碾轮
答案
2. C
解析
【分析】首先明确题目中工人师傅放垫板的措施是：在压力一定时，通过增大受力面积来减小压强，防止工作台面被压坏。接下来分析各选项的压强变化：A选项冰刀、B选项尖箭头是减小受力面积增大压强；C选项多车轮货车是增大受力面积减小压强；D选项大质量碾轮是增大压力增大压强，需选择与题目措施（减小压强）一致的选项。
【解析】题目中工人师傅放垫板的目的是在压力一定时，增大受力面积来减小压强。逐一分析选项：
A. 冰鞋上的冰刀，是在压力一定时，减小受力面积来增大压强，不符合题意；
B. 很尖的箭头，是在压力一定时，减小受力面积来增大压强，不符合题意；
C. 许多车轮的货车，是在压力一定时，增大受力面积来减小对路面的压强，符合题意；
D. 压路机的大质量碾轮，是在受力面积一定时，增大压力来增大压强，不符合题意。
综上，答案选C。
【答案】C
【知识点】压强、减小压强的方法
【点评】本题考查压强的应用，核心是掌握压强大小的影响因素（压力和受力面积），通过分析各选项中压强的变化情况即可得出答案，属于基础知识点的应用。
【难度系数】0.6
【解析】题目中工人师傅放垫板的目的是在压力一定时，增大受力面积来减小压强。逐一分析选项：
A. 冰鞋上的冰刀，是在压力一定时，减小受力面积来增大压强，不符合题意；
B. 很尖的箭头，是在压力一定时，减小受力面积来增大压强，不符合题意；
C. 许多车轮的货车，是在压力一定时，增大受力面积来减小对路面的压强，符合题意；
D. 压路机的大质量碾轮，是在受力面积一定时，增大压力来增大压强，不符合题意。
综上，答案选C。
【答案】C
【知识点】压强、减小压强的方法
【点评】本题考查压强的应用，核心是掌握压强大小的影响因素（压力和受力面积），通过分析各选项中压强的变化情况即可得出答案，属于基础知识点的应用。
【难度系数】0.6
