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四、解答题(第25题6分,第26题8分,共14分)
25. 2021年5月15日,中国火星探测“天问一号”成功着陆火星表面,一次性实现火星绕、落、行三步,属世界首次。火星探测器分为环绕器与着陆器,环绕器将绕火星飞行,着陆器着陆火星表面后,释放出火星车“祝融号”携带科学仪器开展探测工作。
(1)图甲中环绕器绕火星飞行时,环绕器受到的火星重力方向为
(2)图乙为着陆器着陆过程中各阶段示意图,着陆器受平衡力作用的阶段是
(3)图丙为火星车“祝融号”巡航模式图,“祝融号”总质量240千克,与火星接触总面积约为0.02米²,若火星车停在火星某水平面探测时,计算火星车对火星表面的压强。(已知1千克物体在不同星球上的重力如下表)
25. 2021年5月15日,中国火星探测“天问一号”成功着陆火星表面,一次性实现火星绕、落、行三步,属世界首次。火星探测器分为环绕器与着陆器,环绕器将绕火星飞行,着陆器着陆火星表面后,释放出火星车“祝融号”携带科学仪器开展探测工作。
(1)图甲中环绕器绕火星飞行时,环绕器受到的火星重力方向为
C
。(填图中字母)(2)图乙为着陆器着陆过程中各阶段示意图,着陆器受平衡力作用的阶段是
③
。(选填“①”或“②”或“③”或“④”)(3)图丙为火星车“祝融号”巡航模式图,“祝融号”总质量240千克,与火星接触总面积约为0.02米²,若火星车停在火星某水平面探测时,计算火星车对火星表面的压强。(已知1千克物体在不同星球上的重力如下表)
答案
25.(1)C (2)③ (3)$F=G=mg=240 千克×3.76 牛/千克=902.4 牛$，$P=F/S=902.4 牛/0.02 米²=4.5×10^4 帕$
解析
【分析】
本题结合火星探测的实际场景，分三个小问考查力学基础知识点：
1. 第(1)问需明确重力的方向特点，重力总是指向星球中心，据此确定环绕器受火星重力的方向；
2. 第(2)问要掌握平衡力的条件：物体受平衡力时运动状态不变（静止或匀速直线运动），分析着陆各阶段的运动状态，选出符合的阶段；
3. 第(3)问利用压强公式计算，需先根据火星上的重力加速度算出火星车的重力（即对火星表面的压力），再代入压强公式计算压强。
【解析】
(1) 重力的方向总是指向星球的中心，环绕器绕火星飞行时，受到的火星重力方向指向火星中心，对应图中字母C，故填C。
(2) 物体受平衡力作用时，运动状态保持不变（静止或匀速直线运动）。分析各阶段：①减速下降、②加速下降，运动状态均改变，受非平衡力；③阶段运动状态不变，受平衡力，故填③。
(3) 计算火星车对火星表面的压强：
火星车对火星表面的压力等于其在火星上的重力，即 $ F = G = mg $，其中 $ m = 240\ \mathrm{kg} $，火星上的重力加速度取 $ 3.76\ \mathrm{N/kg} $，则：
$ F = 240\ \mathrm{kg} × 3.76\ \mathrm{N/kg} = 902.4\ \mathrm{N} $
根据压强公式 $ p = \frac{F}{S} $，接触面积 $ S = 0.02\ \mathrm{m}^2 $，则：
$ p = \frac{902.4\ \mathrm{N}}{0.02\ \mathrm{m}^2} = 4.5 × 10^4\ \mathrm{Pa} $
【答案】
(1) C (2) ③ (3) $ 4.5 × 10^4 $ 帕
【知识点】
重力的方向、平衡力的判断、压强的计算
【点评】
本题结合航天热点考查力学核心知识，将物理概念与实际科技应用结合，既考查基础概念的理解，又要求公式的规范应用，难度适中，适合学生巩固力学基础。
【难度系数】
0.6
本题结合火星探测的实际场景，分三个小问考查力学基础知识点：
1. 第(1)问需明确重力的方向特点，重力总是指向星球中心，据此确定环绕器受火星重力的方向；
2. 第(2)问要掌握平衡力的条件：物体受平衡力时运动状态不变（静止或匀速直线运动），分析着陆各阶段的运动状态，选出符合的阶段；
3. 第(3)问利用压强公式计算，需先根据火星上的重力加速度算出火星车的重力（即对火星表面的压力），再代入压强公式计算压强。
【解析】
(1) 重力的方向总是指向星球的中心，环绕器绕火星飞行时，受到的火星重力方向指向火星中心，对应图中字母C，故填C。
(2) 物体受平衡力作用时，运动状态保持不变（静止或匀速直线运动）。分析各阶段：①减速下降、②加速下降，运动状态均改变，受非平衡力；③阶段运动状态不变，受平衡力，故填③。
(3) 计算火星车对火星表面的压强：
火星车对火星表面的压力等于其在火星上的重力，即 $ F = G = mg $，其中 $ m = 240\ \mathrm{kg} $，火星上的重力加速度取 $ 3.76\ \mathrm{N/kg} $，则：
$ F = 240\ \mathrm{kg} × 3.76\ \mathrm{N/kg} = 902.4\ \mathrm{N} $
根据压强公式 $ p = \frac{F}{S} $，接触面积 $ S = 0.02\ \mathrm{m}^2 $，则：
$ p = \frac{902.4\ \mathrm{N}}{0.02\ \mathrm{m}^2} = 4.5 × 10^4\ \mathrm{Pa} $
【答案】
(1) C (2) ③ (3) $ 4.5 × 10^4 $ 帕
【知识点】
重力的方向、平衡力的判断、压强的计算
【点评】
本题结合航天热点考查力学核心知识，将物理概念与实际科技应用结合，既考查基础概念的理解，又要求公式的规范应用，难度适中，适合学生巩固力学基础。
【难度系数】
0.6
26. 自行车是人们出行常用的交通工具,结构简单,方便实用。
(1)为了骑行顺畅,自行车有些部位需增大摩擦,有些则需减小摩擦,请完成下列表格。
(2)小科在骑行过程中,先后用大小相同的力$F_1$、$F_2$踏脚踏板(如图甲),$F_1$能使脚踏板运动,而$F_2$却不能,这说明影响力作用效果的因素是
(3)小科在骑行过沙地时,观察到如图乙所示情境。据此推测后轮受到的摩擦力方向并说明依据。
(1)为了骑行顺畅,自行车有些部位需增大摩擦,有些则需减小摩擦,请完成下列表格。
(2)小科在骑行过程中,先后用大小相同的力$F_1$、$F_2$踏脚踏板(如图甲),$F_1$能使脚踏板运动,而$F_2$却不能,这说明影响力作用效果的因素是
力的方向
。(3)小科在骑行过沙地时,观察到如图乙所示情境。据此推测后轮受到的摩擦力方向并说明依据。
后轮受到摩擦力向前。沙子向后运动，则其受到轮子的力的方向向后，而力的作用是相互的，则沙地给轮子的摩擦力方向向前
。答案
26.(1)增加脚踏板花纹 通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦(或捏刹车闸 通过增加压力来增大摩擦) (2)力的方向 (3)后轮受到摩擦力向前。沙子向后运动，则其受到轮子的力的方向向后，而力的作用是相互的，则沙地给轮子的摩擦力方向向前
解析
【分析】
本题结合自行车这一生活实例，分三小问考查力学相关知识：第(1)问需回忆增大摩擦的方法（增大压力、增大接触面粗糙程度），对应自行车的结构；第(2)问需明确力的三要素（大小、方向、作用点）对作用效果的影响，对比F₁、F₂的不同；第(3)问需利用摩擦力方向判断或力的相互性来分析后轮摩擦力的方向。
【解析】
(1) 增大摩擦的方法有两种：在压力一定时，增大接触面的粗糙程度；在接触面粗糙程度一定时，增大压力。自行车脚踏板的花纹是通过增大接触面粗糙程度增大摩擦，捏刹车闸是通过增大压力增大摩擦，对应表格填写即可；
(2) 力的作用效果与力的大小、方向、作用点有关，本题中F₁、F₂大小相同，作用点相同，仅方向不同，导致作用效果不同，故影响力作用效果的因素是力的方向；
(3) 沙子向后运动，说明轮子对沙子施加了向后的力，根据力的作用是相互的，沙子会给轮子一个向前的反作用力，即后轮受到的摩擦力向前。
【答案】
(1) 脚踏板上刻有花纹；通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦（或捏刹车闸；通过增大压力来增大摩擦）
(2) 力的方向
(3) 后轮受到的摩擦力方向向前。依据：沙子向后运动，说明轮子对沙子的力向后，根据力的作用是相互的，沙地对轮子的摩擦力方向向前
【知识点】
摩擦力、力的三要素、力的作用是相互的
【点评】
本题紧密联系生活实际，将力学知识融入常见的交通工具中，考查学生对基础力学概念的理解与应用，难度适中，体现了物理与生活的紧密联系。
【难度系数】
0.6
本题结合自行车这一生活实例，分三小问考查力学相关知识：第(1)问需回忆增大摩擦的方法（增大压力、增大接触面粗糙程度），对应自行车的结构；第(2)问需明确力的三要素（大小、方向、作用点）对作用效果的影响，对比F₁、F₂的不同；第(3)问需利用摩擦力方向判断或力的相互性来分析后轮摩擦力的方向。
【解析】
(1) 增大摩擦的方法有两种：在压力一定时，增大接触面的粗糙程度；在接触面粗糙程度一定时，增大压力。自行车脚踏板的花纹是通过增大接触面粗糙程度增大摩擦，捏刹车闸是通过增大压力增大摩擦，对应表格填写即可；
(2) 力的作用效果与力的大小、方向、作用点有关，本题中F₁、F₂大小相同，作用点相同，仅方向不同，导致作用效果不同，故影响力作用效果的因素是力的方向；
(3) 沙子向后运动，说明轮子对沙子施加了向后的力，根据力的作用是相互的，沙子会给轮子一个向前的反作用力，即后轮受到的摩擦力向前。
【答案】
(1) 脚踏板上刻有花纹；通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦（或捏刹车闸；通过增大压力来增大摩擦）
(2) 力的方向
(3) 后轮受到的摩擦力方向向前。依据：沙子向后运动，说明轮子对沙子的力向后，根据力的作用是相互的，沙地对轮子的摩擦力方向向前
【知识点】
摩擦力、力的三要素、力的作用是相互的
【点评】
本题紧密联系生活实际，将力学知识融入常见的交通工具中，考查学生对基础力学概念的理解与应用，难度适中，体现了物理与生活的紧密联系。
【难度系数】
0.6
