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22. (2025·苏州吴江一模)如图所示实验中，为了判断重力的方向，将小球放于一杯水后，以水面作为参考面，缓慢改变支架底座的倾角，总观察到OA与水面
]
垂直
，由此可得出重力的方向总是竖直向下
的，得出该结论依据的是二力平衡
。]
答案
22. 垂直 竖直向下 二力平衡
解析
【分析】
首先明确实验中小球的受力情况：小球静止时受到重力和绳子的拉力，根据二力平衡知识，静止物体受的两个力是平衡力，方向相反。水面是水平的，可通过观察OA与水面的关系推断重力方向。改变支架倾角时小球始终静止，说明拉力方向始终与重力方向相反，由此可推导OA与水面的关系、重力的方向，得出结论的依据是二力平衡。
【解析】
1. 小球静止在水中时，受到竖直向下的重力和沿OA方向的拉力，小球处于平衡状态，这两个力是一对平衡力，根据二力平衡条件，拉力方向与重力方向相反，即OA方向竖直向上。
2. 水面是水平的，因此OA与水面垂直。
3. 缓慢改变支架底座的倾角，小球始终保持静止，说明拉力方向始终与重力方向相反，由此可得出重力的方向总是竖直向下的，该结论的依据是二力平衡。
【答案】
垂直；竖直向下；二力平衡
【知识点】
重力的方向；二力平衡条件
【点评】
本题通过直观实验现象探究重力的方向，将二力平衡条件与重力方向特点结合，考查学生对基础力学知识的理解与应用，实验现象明显，便于推导结论。
【难度系数】
0.7
首先明确实验中小球的受力情况：小球静止时受到重力和绳子的拉力，根据二力平衡知识，静止物体受的两个力是平衡力，方向相反。水面是水平的，可通过观察OA与水面的关系推断重力方向。改变支架倾角时小球始终静止，说明拉力方向始终与重力方向相反，由此可推导OA与水面的关系、重力的方向，得出结论的依据是二力平衡。
【解析】
1. 小球静止在水中时，受到竖直向下的重力和沿OA方向的拉力，小球处于平衡状态，这两个力是一对平衡力，根据二力平衡条件，拉力方向与重力方向相反，即OA方向竖直向上。
2. 水面是水平的，因此OA与水面垂直。
3. 缓慢改变支架底座的倾角，小球始终保持静止，说明拉力方向始终与重力方向相反，由此可得出重力的方向总是竖直向下的，该结论的依据是二力平衡。
【答案】
垂直；竖直向下；二力平衡
【知识点】
重力的方向；二力平衡条件
【点评】
本题通过直观实验现象探究重力的方向，将二力平衡条件与重力方向特点结合，考查学生对基础力学知识的理解与应用，实验现象明显，便于推导结论。
【难度系数】
0.7
23. 小球在细绳的拉力作用下在光滑斜面上处于静止状态，请在图中画出小球的受力示意图。
答案
23. 如图所示
解析
【分析】
首先确定研究对象为小球，然后按受力分析的顺序逐步分析：首先小球受到地球施加的重力，方向竖直向下；由于小球与光滑斜面接触，斜面会对小球产生垂直于斜面向上的支持力（光滑斜面无摩擦力）；同时细绳对小球有沿细绳向上的拉力。最后将这三个力的作用点都画在小球的重心（球心）位置，再画出对应方向的力即可。
【解析】
1. 分析小球受力：
重力$G$：方向竖直向下，是地球对小球的吸引力；
支持力$F_{支}$：垂直于斜面向上，是光滑斜面对小球的弹力；
拉力$F_{拉}$：沿细绳向上，是细绳对小球的拉力。
2. 绘制受力示意图：
以小球的球心为作用点，分别沿竖直向下、垂直斜面向上、沿细绳向上的方向画出带箭头的线段，并标注对应的力的符号，如图所示。
【答案】
如图所示（对应参考答案中的受力示意图，小球受竖直向下的重力、垂直斜面向上的支持力、沿细绳向上的拉力，作用点均在球心）
【知识点】
受力分析；力的示意图绘制
【点评】
本题考查受力示意图的绘制，核心是准确分析小球的受力情况，注意光滑斜面不存在摩擦力，受力分析时一般先分析重力，再分析接触类的弹力（支持力、拉力）。
【难度系数】
0.7
首先确定研究对象为小球，然后按受力分析的顺序逐步分析：首先小球受到地球施加的重力，方向竖直向下；由于小球与光滑斜面接触，斜面会对小球产生垂直于斜面向上的支持力（光滑斜面无摩擦力）；同时细绳对小球有沿细绳向上的拉力。最后将这三个力的作用点都画在小球的重心（球心）位置，再画出对应方向的力即可。
【解析】
1. 分析小球受力：
重力$G$：方向竖直向下，是地球对小球的吸引力；
支持力$F_{支}$：垂直于斜面向上，是光滑斜面对小球的弹力；
拉力$F_{拉}$：沿细绳向上，是细绳对小球的拉力。
2. 绘制受力示意图：
以小球的球心为作用点，分别沿竖直向下、垂直斜面向上、沿细绳向上的方向画出带箭头的线段，并标注对应的力的符号，如图所示。
【答案】
如图所示（对应参考答案中的受力示意图，小球受竖直向下的重力、垂直斜面向上的支持力、沿细绳向上的拉力，作用点均在球心）
【知识点】
受力分析；力的示意图绘制
【点评】
本题考查受力示意图的绘制，核心是准确分析小球的受力情况，注意光滑斜面不存在摩擦力，受力分析时一般先分析重力，再分析接触类的弹力（支持力、拉力）。
【难度系数】
0.7
24. 小智发现妈妈购买的防滑地垫的A面与B面粗糙程度不同，为了比较A、B两个面的防滑性，小智利用商家赠送的小块地垫样品和弹簧测力计进行下列探究：
(1)如图甲、乙分别将B、A面与同一水平地面接触，用弹簧测力计水平
（2）小智发现完成甲、乙两次实验测得的滑动摩擦力都很小，较难比较出A、B两个面的防滑性，于是又找来一个铁块，在原水平地面上进行了如图丙所示的实验。通过甲、乙、丙三次实验，虽不能完成探究任务，但也能得到的初步结论是
(3)为更精确地测量地垫的滑动摩擦力，小惠引入拉力传感器代替弹簧测力计进行实验(如图丁所示)，拉动木板时发现传感器示数不稳定，获得数据如图戊所示，出现示数不稳定的原因可能是
A. 拉动木板时很难做到匀速直线运动
B. 选择的木板表面粗糙程度不均匀
C. 选择的小块地垫的接触面积太小
D. 木板与地面接触面粗糙程度不均匀
]
(1)如图甲、乙分别将B、A面与同一水平地面接触，用弹簧测力计水平
匀速直线
拉动小块地垫，依据二力平衡
原理可知滑动摩擦力大小等于弹簧测力计的示数。（2）小智发现完成甲、乙两次实验测得的滑动摩擦力都很小，较难比较出A、B两个面的防滑性，于是又找来一个铁块，在原水平地面上进行了如图丙所示的实验。通过甲、乙、丙三次实验，虽不能完成探究任务，但也能得到的初步结论是
在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大
。为了完成探究，保持其他条件不变，在图丙实验的基础上小智只将A、B两个面对调
（操作方法），测出滑动摩擦力的大小为2.2N，通过与该实验测得的滑动摩擦力相比，选择地垫A
（A/B）面铺在地面上，能更有效地防止地垫在地面上滑动。(3)为更精确地测量地垫的滑动摩擦力，小惠引入拉力传感器代替弹簧测力计进行实验(如图丁所示)，拉动木板时发现传感器示数不稳定，获得数据如图戊所示，出现示数不稳定的原因可能是
B
。A. 拉动木板时很难做到匀速直线运动
B. 选择的木板表面粗糙程度不均匀
C. 选择的小块地垫的接触面积太小
D. 木板与地面接触面粗糙程度不均匀
]答案
24. (1) 匀速直线 二力平衡 (2) 在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大 A、B两个面对调 A (3) B
解析
【分析】
1. 第(1)问：要测量滑动摩擦力的大小，需用弹簧测力计水平匀速直线拉动小块地垫，此时地垫在水平方向上受到的拉力与滑动摩擦力是一对平衡力，依据二力平衡原理，滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。
2. 第(2)问：对比甲、丙（或乙、丙）实验，接触面粗糙程度相同，丙实验中压力更大，滑动摩擦力更大，可得出“在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大”的初步结论。要比较A、B面的防滑性，需控制压力相同，改变接触面粗糙程度，因此在图丙实验的基础上，只需将地垫的A、B两个面对调，保持压力不变，再测量滑动摩擦力。若测得的滑动摩擦力为2.2N，大于丙实验的滑动摩擦力，说明A面的滑动摩擦力更大，防滑性更好，应选择A面。
3. 第(3)问：拉动木板时，地垫与拉力传感器相对静止，无论木板是否匀速运动，拉力始终等于滑动摩擦力，故A选项错误；若木板表面粗糙程度不均匀，地垫与木板接触时的粗糙程度会变化，滑动摩擦力随之改变，导致传感器示数不稳定，B选项正确；滑动摩擦力大小与接触面积无关，C选项错误；实验中是地垫与木板接触，与木板和地面的粗糙程度无关，D选项错误，因此选B。
【解析】
(1) 测量滑动摩擦力时，需用弹簧测力计水平匀速直线拉动小块地垫，此时地垫在水平方向受拉力和滑动摩擦力一对平衡力，依据二力平衡原理可知滑动摩擦力大小等于弹簧测力计的示数。
(2) 对比甲、丙（或乙、丙）实验，接触面粗糙程度相同，丙中压力更大，滑动摩擦力更大，可得初步结论：在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大。为完成探究，需控制压力相同，改变接触面粗糙程度，因此在图丙实验的基础上，将地垫的A、B两个面对调，测出滑动摩擦力为2.2N，该示数大于丙实验的滑动摩擦力，说明A面防滑性更好，应选择地垫A面。
(3) 对各选项分析：
A. 拉动木板时，地垫与传感器相对静止，拉力始终等于滑动摩擦力，与木板是否匀速无关，A错误；
B. 木板表面粗糙程度不均匀时，滑动摩擦力会随接触位置变化，导致传感器示数不稳定，B正确；
C. 滑动摩擦力大小与接触面积无关，C错误；
D. 实验中是地垫与木板接触，与木板和地面的粗糙程度无关，D错误。
故选B。
【答案】
(1) 匀速直线；二力平衡
(2) 在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；地垫的A、B两个面对调；A
(3) B
【知识点】
滑动摩擦力的影响因素；二力平衡；控制变量法
【点评】
本题以探究地垫防滑性为背景，考查了滑动摩擦力的测量原理、影响因素及实验设计，重点考查二力平衡的应用和控制变量法的使用，要求学生结合实验场景分析问题，具备基本的实验探究能力。
【难度系数】
0.6
1. 第(1)问：要测量滑动摩擦力的大小，需用弹簧测力计水平匀速直线拉动小块地垫，此时地垫在水平方向上受到的拉力与滑动摩擦力是一对平衡力，依据二力平衡原理，滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。
2. 第(2)问：对比甲、丙（或乙、丙）实验，接触面粗糙程度相同，丙实验中压力更大，滑动摩擦力更大，可得出“在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大”的初步结论。要比较A、B面的防滑性，需控制压力相同，改变接触面粗糙程度，因此在图丙实验的基础上，只需将地垫的A、B两个面对调，保持压力不变，再测量滑动摩擦力。若测得的滑动摩擦力为2.2N，大于丙实验的滑动摩擦力，说明A面的滑动摩擦力更大，防滑性更好，应选择A面。
3. 第(3)问：拉动木板时，地垫与拉力传感器相对静止，无论木板是否匀速运动，拉力始终等于滑动摩擦力，故A选项错误；若木板表面粗糙程度不均匀，地垫与木板接触时的粗糙程度会变化，滑动摩擦力随之改变，导致传感器示数不稳定，B选项正确；滑动摩擦力大小与接触面积无关，C选项错误；实验中是地垫与木板接触，与木板和地面的粗糙程度无关，D选项错误，因此选B。
【解析】
(1) 测量滑动摩擦力时，需用弹簧测力计水平匀速直线拉动小块地垫，此时地垫在水平方向受拉力和滑动摩擦力一对平衡力，依据二力平衡原理可知滑动摩擦力大小等于弹簧测力计的示数。
(2) 对比甲、丙（或乙、丙）实验，接触面粗糙程度相同，丙中压力更大，滑动摩擦力更大，可得初步结论：在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大。为完成探究，需控制压力相同，改变接触面粗糙程度，因此在图丙实验的基础上，将地垫的A、B两个面对调，测出滑动摩擦力为2.2N，该示数大于丙实验的滑动摩擦力，说明A面防滑性更好，应选择地垫A面。
(3) 对各选项分析：
A. 拉动木板时，地垫与传感器相对静止，拉力始终等于滑动摩擦力，与木板是否匀速无关，A错误；
B. 木板表面粗糙程度不均匀时，滑动摩擦力会随接触位置变化，导致传感器示数不稳定，B正确；
C. 滑动摩擦力大小与接触面积无关，C错误；
D. 实验中是地垫与木板接触，与木板和地面的粗糙程度无关，D错误。
故选B。
【答案】
(1) 匀速直线；二力平衡
(2) 在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；地垫的A、B两个面对调；A
(3) B
【知识点】
滑动摩擦力的影响因素；二力平衡；控制变量法
【点评】
本题以探究地垫防滑性为背景，考查了滑动摩擦力的测量原理、影响因素及实验设计，重点考查二力平衡的应用和控制变量法的使用，要求学生结合实验场景分析问题，具备基本的实验探究能力。
【难度系数】
0.6
