19. (3分)桌面上静止着一个小球,画出此球所受的一对平衡力。

如图所示

（在小球重心处画竖直向下的重力$G$和竖直向上的支持力$F_{支}$，两条线段长度相等，标注箭头和符号）

20. (4分)如图所示,匀速竖直上升的气球下端用绳子拴着一个小石头,当绳子突然断了以后,请画出绳子突然断开到石头落地瞬间小石头的速度随时间的变化图像(不考虑空气阻力)。

如图所示

（图像描述：以时间$t$为横轴，速度$v$为纵轴建立坐标系。图像起点在纵轴正半轴，表示绳子刚断时石头具有向上的初速度$v_0$。随后图像是一条斜向下方的直线，与横轴相交于一点（此时速度减为0，石头到达最高点），之后继续斜向下方延伸至纵轴负半轴（速度方向变为向下且逐渐增大），直至石头落地。）

21. (12分)用如图甲所示的实验装置研究力和运动的关系。

(1)每次都让小车从同一斜面的(选填“相同”或“不同”)位置由静止开始滑下,是为了使小车在滑到斜面底端时具有。
(2)比较图中小车在不同表面滑行的最大距离,可以得出：在相同的条件下,水平面越平滑,小车运动的距离越。在此实验的基础上可以推出：运动的物体如果不受外力时,它将。
(3)如果换用大质量的小车进行实验,其他条件不变,最终的结论(选填“相同”或“不同”)。
(4)实验中小车通过平滑的玻璃水平面并离开桌边,图乙虚线能表示小车离开桌边后在空中运动轨迹的是。

（1）相同 相同的初始速度 （2）远 做匀速直线运动 （3）相同 （4）C

【分析】
本题是探究力与运动关系的实验题，需结合控制变量法、实验推理法逐步分析：
1. 第(1)问：要探究阻力对小车运动的影响，需控制小车到达水平面时的初始速度相同，因此要让小车从同一斜面的相同位置由静止滑下，确保小车滑到斜面底端时具有相同的初始速度。
2. 第(2)问：观察不同粗糙程度表面下小车的滑行距离，水平面越平滑，小车受到的阻力越小，运动距离越远；在此实验基础上进一步推理，当物体不受外力时，将保持匀速直线运动状态。
3. 第(3)问：牛顿第一定律适用于一切物体，与物体质量无关，因此换用大质量小车，其他条件不变时，最终结论不受影响。
4. 第(4)问：小车离开桌边后，水平方向因惯性保持原有运动状态，竖直方向受重力作用向下运动，因此运动轨迹为向下弯曲的曲线，据此判断正确选项。
【解析】
(1) 为控制小车到达水平面时的初始速度相同，每次让小车从同一斜面的相同位置由静止开始滑下，这样小车滑到斜面底端时具有相同的初始速度。
(2) 由图甲可知，水平面越平滑，小车受到的阻力越小，运动的距离越远；在此实验基础上推理：运动的物体如果不受外力时，它将做匀速直线运动。
(3) 牛顿第一定律适用于一切物体，与物体质量无关，所以换用大质量的小车进行实验，其他条件不变，最终的结论相同。
(4) 小车离开桌边后，水平方向由于惯性保持水平运动状态，竖直方向受重力作用向下运动，因此运动轨迹是向下弯曲的曲线，对应图乙中的C选项。
【答案】
（1）相同；相同的初始速度
（2）远；做匀速直线运动
（3）相同
（4）C
【知识点】
控制变量法；牛顿第一定律；惯性
【点评】
本题考查探究力与运动关系的实验，重点考查控制变量法、实验推理法的应用，以及对牛顿第一定律和惯性的理解，需结合实验现象和物理规律进行分析推理。
【难度系数】
0.6

22. (10分)利用如图所示器材进行“探究二力平衡的条件”的实验。
(1)小华将卡片上的两根线跨放在支架的滑轮上,并在两个线端分别挂上质量相同的钩码,使作用在卡片上的两个拉力方向相反,且在一条直线上。当卡片平衡时,从钩码数量看,卡片两边所受的拉力相等。
(2)为了观察不在同一直线上的两个力是否能平衡,可用手将卡片,释放时观察其是否保持平衡。
(3)在卡片平衡时,用剪刀将卡片从中间剪开,并观察随之发生的现象。由此可以得到二力平衡的又一个条件是。
(4)该实验在选择卡片时,选用较轻卡片的目的是。
(5)在探究同一问题时,小明将木块放在水平桌面上,设计了如图乙所示的实验,同学们认为小华的实验优于小明的实验。其主要原因是()。
A. 减少摩擦力对实验结果的影响
B. 小卡片是比较容易获取的材料
C. 容易让小卡片在水平方向上保持平衡
D. 小卡片容易扭转

（2）扭转一个角度（3）作用在同一物体上 （4）降低卡片所受重力对实验的影响 （5）A

【分析】
本题围绕探究二力平衡的条件展开，需结合实验设计思路逐一分析：
1. 第(2)问：要探究不在同一直线上的两个力是否平衡，需改变两个力的作用线位置，使原本共线的拉力不再共线，因此可将卡片扭转一个角度，释放后观察平衡状态是否保持。
2. 第(3)问：将平衡的卡片剪开后，卡片分成两个独立物体，原本的两个拉力分别作用在不同物体上，卡片无法维持平衡，由此可推导出二力平衡的条件之一。
3. 第(4)问：卡片自身有重力，若卡片较重，重力会对水平方向的拉力平衡产生干扰，选用较轻卡片可大幅降低重力的影响，保证实验准确性。
4. 第(5)问：小明的实验中木块与桌面间存在摩擦力，会干扰二力平衡条件的探究；小华的实验中卡片悬空，摩擦力极小，能减少实验误差，据此判断最优选项。
【解析】
(2) 为观察不在同一直线上的两个力是否能平衡，用手将卡片扭转一个角度，使两个拉力的作用线不在同一直线上，释放后观察卡片是否保持平衡。
(3) 卡片平衡时，用剪刀将卡片从中间剪开，两部分卡片分别受一个拉力，无法保持平衡，由此可得二力平衡的又一个条件是作用在同一物体上。
(4) 选用较轻卡片的目的是降低卡片所受重力对实验的影响，因为轻卡片的重力远小于钩码拉力，可忽略重力对实验结果的干扰。
(5) 小明的实验中木块与桌面间存在摩擦力，会影响二力平衡条件的探究；小华的实验中卡片悬空，几乎不受摩擦力影响，能减少摩擦力对实验结果的影响，故选A。
【答案】
（2）扭转一个角度
（3）作用在同一物体上
（4）降低卡片所受重力对实验的影响
（5）A
【知识点】
二力平衡的条件；减小实验干扰的方法；摩擦力的影响
【点评】
本题通过对比不同实验装置，全方位探究二力平衡的核心条件，重点考查对实验操作目的、实验设计优劣的理解，需明确每个步骤的探究逻辑，提升实验分析与探究能力。
【难度系数】
0.7