初中物理减小压强的方法及其应用解答题

嫦娥四号月背之旅

月球是地球的天然卫星，月球绕地球公转的周期与自转周期相同，所以月球总是同一面背对地球，这一面被称为月球背面。物体在月球上的重力只有地球上的 $\frac{1}{6}$。

月球背面与地球间的通讯是一个难题，为解决该问题，我国在2018年5月成功发射了人类史上首个月球信号中继卫星“鹊桥”（如图甲所示）。2018年12月8日，我国又将嫦娥四号探测器送入太空。嫦娥四号经历地月转移、近月制动、环月飞行和落月过程，最终在月球背面软着陆，成为人类史上首个着陆于月球背面的无人探测器。为避免嫦娥四号在着陆瞬间“闪着腰”，工作人员给它研制了4条强有力的“腿”，让它既能平稳着陆，又能有效“吸收”着陆时产生的冲击力，防止它携带的设备被震坏。在嫦娥四号的“腿”上，还“长着”脸盆一样的圆形“大脚掌”（如图乙所示）。“大脚掌”中央装有一个形如足弓的金属构件，可以有效分散冲击力。

嫦娥四号由着陆器与巡视器（即月球车，又称“玉兔二号”）组成，2019年1月3日，巡视器与着陆器成功分离，“玉兔二号”利用其底部6个带齿纹的轮子有效增大了与月面间摩擦，顺利在月背表面行驶。“玉兔二号”配有全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达等科学探测仪器，总质量仅 $135\mathit{kg}$，是世界上质量最小的月球车。

阅读短文，回答问题：

（1）“鹊桥”中继星在轨道上运行时，受到的力　    　（选填“是”或“不是”）平衡力；

（2）嫦娥四号探测器“腿”上的圆形“大脚掌”可　     　（选填“减小”或“增大”）对月面的压强；

（3）为增大与月面间的摩擦，“玉兔二号”采用的装置是　       　；

（4）若“玉兔二号”每个轮子触月面积为 $100c{m}^2$，则“玉兔二号”对水平月面的压强为　     　 $\mathit{Pa}$（地球上 $g$取 $10N/\mathit{kg})$。

书包带做得宽一些，目的是在压力一定时，增大肩部的　　从而　　压强，背着更舒服。

如图是一台两栖履带起重机，它可以在陆地和水深不超过2.5米的滩涂路面行驶工作。

（1）起重机安装宽大履带的目的是减小起重机对地面的　　；

（2）当起重机吊起 $4.8\times {10}^{5}N$的货物时，货物匀速升高 $15m$用时 $40s$，若滑轮组的机械效率为 $75\%$，滑轮组上绳子自由端的拉力及拉力的功率各是多少？

小明和同学到福利院义务劳动时，发现有压杆的桌子脚下装有如图甲所示的轮子。

（1）他将压杆按下，压板就会紧压在轮子上，使轮子无法滚动，桌子不容易被推动，说明用滑动代替滚动可以　　摩擦力；杆做得较宽大可以起到　　压强的作用。（均选填“增大”或“减小” $)$

（2）小明发现压杆是省力杠杆， $O$为支点。请在图乙中画出压力 $F$的力臂 $l$。

小明在报纸上看到一条消息，“一位少女落入冰窟，90后小伙为救人在冰面上匍匐前行”，小伙为什么不抓紧跑过去救人，却要慢慢爬过去？爱思考的小明想知道人平躺时对地面的压强，于是他找来了体重秤、米尺、粉笔粗略地测出了人平躺时对地面的压强。请你帮小明写出测量步骤。

某科技节，同学们进行了如图的“纸桥承重”比赛。

（1）纸桥放重物会被压弯，这是因为力能使物体发生　　。

（2）比赛时需要知道每座参赛纸桥本身的质量（不超过50克），三位同学选择的测量工具分别是：

①量程为1牛的弹簧测力计；

②量程为10牛的弹簧测力计；

③量程为100克的天平。

你认为哪位同学选择的测量工具最合适，并说明理由　　。

（3）压在纸桥上的重物质量一定时，通常重物跟桥面的接触面积越大，桥越不容易损坏，因为　　。

“南孔圣地，衢州有礼”，衢州市民积极践行“文明出行”的各项规定，比如骑电瓶车的规定为：出行要戴头盔（头盔外部材料坚硬，内部材料松软），不带12岁以上的人，不超速行驶。请运用科学知识，从安全角度解释该规定的科学道理。

小明在旅行途中，发现大货车的轮子很宽大，看到某段道路旁有如图所示的限速标志，请用物理知识解释大货车轮子宽大的原因，并从能量的角度解释限速行驶的原因

阅读《洛阳桥》回答问题。

洛阳桥被誉为"福建桥梁状元"的洛阳桥坐落于福建泉州洛阳江上。又名"万安桥"，如图１所示。

洛阳桥始建于北宋１０５３年，工程历时七年。桥原长１２００多米，宽约５米，有桥墩４６座，扶栏５００个，石狮２８个，石亭７座，石塔９座，规模宏大，是中国古代著名的梁式石桥。桥由当时的郡守蔡襄主持兴建。洛阳桥的桥址位于江海汇合处，水深流急，建造桥基十分困难，桥基随时可能陷落坍塌、甚至被冲入海。洛阳桥的建桥工程，规模巨大，结构工艺技术高超，影响深远。像近代桥梁的"筏形基础"，在国外尚不足百年；"浮运架梁法"今日还很通行；"种蛎固基法"将生物学应用于桥梁工程，堪称绝妙。关键性的工程分为如下几个阶段：首先在江中沿桥址中线，向江中抛填石料，形成一条横跨过江的矮石堤。石堤宽约２５米，而长度达５００余米。然后，匠师们利用洛阳江里盛产牡蛎这一自然条件，在矮石堤上散置蛎房。由于牡蛎繁殖力强，石堤里外间隙，成片成丛、密集繁生，两三年时间，就将原本松散的石堤胶结成一牢固整体。同时，石堤经受浪潮往复冲击，逐渐密实，底层石料嵌入流沙，使整条石堤变得格外稳固。这样筑成的桥墩底盘，用作桥基，即现代桥梁工程中的所谓"筏形基础"，既增大了基础的面积，又增强了基础的整体性，能有效防止不均匀沉降。在"筏形基础"上，再用巨型条石，齿牙交错，互相叠压，逐层垒砌，筑成桥墩，墩的上下游两头，俱作尖形，以分水势。墩基间亦置大量牡蛎胶粘，潮汐来去，不能冲动。两墩间净孔，约在一丈五六尺。沿岸开采的石梁，预先放在浮排上，等到两邻近桥墩完成后，即趁涨潮之时，驶入两桥墩间，待潮退，浮排下降，石梁即可落在石墩上，全桥石梁３００余条，每条约二三十吨重，皆"激浪涨舟，浮运架梁"而成。

洛阳桥的建成，为我国石桥建筑提供了宝贵的经验。历经地震、飓风、水患和战争，洛阳桥经受了几百年的考验，依然屹立，堪称我国古代桥梁史上的伟大创举。请根据上述材料，回答下列问题：

（１）经勘测发现某地块承载能力比较薄弱，如果要在该地块建筑一座高塔，容易发生局部沉降或坍塌。为了避免发生局部沉降和坍塌问题，请你借鉴洛阳桥成功建桥的经验，提出一个解决方案，并写出你的理由。

（２）如图２所示为洛阳桥船型桥墩的示意图，水流在桥墩前一分为二，沿柱面两侧向后流动。

①请写出洛阳桥桥墩被设计成船型的优点；

②请你展开想象，就洛阳桥船型桥墩的设计理念，举例说明还可应用在哪些方面。