20. (10分)小林观察到家里浴室有防滑垫而客厅没有,他想：摩擦力的大小与接触面的潮湿程度有什么关系呢？为了探究这一问题,他找来了釉面瓷砖、运动鞋、弹簧测力计和喷雾器,设计了如图所示的实验装置。


(1)为了测量摩擦力,他应水平拉动弹簧测力计,如图所示,鞋子受到的摩擦力为N。
(2)为了探究摩擦力大小与接触面潮湿程度的关系,他应控制接触面的粗糙程度和接触面受到的不变。
(3)小林用喷雾器向瓷砖表面均匀喷水,改变瓷砖的潮湿程度,通过实验得到表中的数据,分析表格中的数据可知：在一定范围内,摩擦力的大小随接触面潮湿程度的增大而。浴室里潮湿的瓷砖较滑,防滑垫是通过增大接触面的来增大摩擦的。

（1）匀速直线 2.5 （2）压力 （3）减小 粗糙程度

【分析】
1. 对于第(1)问：要测量滑动摩擦力的大小，需利用二力平衡原理，当鞋子做水平匀速直线运动时，弹簧测力计的拉力与鞋子受到的摩擦力是一对平衡力，大小相等，所以应水平匀速直线拉动弹簧测力计；再根据弹簧测力计的分度值读取示数，图中弹簧测力计分度值为0.5N，指针指向2.5N，故摩擦力为2.5N。
2. 对于第(2)问：滑动摩擦力的大小与压力大小、接触面粗糙程度有关，探究摩擦力与接触面潮湿程度的关系时，需用控制变量法，控制接触面粗糙程度和压力不变，只改变接触面的潮湿程度。
3. 对于第(3)问：分析实验数据可知，接触面潮湿程度越大，摩擦力越小；浴室防滑垫是通过增大接触面的粗糙程度，在压力不变时增大摩擦力，从而起到防滑作用。
【解析】
(1) 根据二力平衡的条件，只有水平匀速直线拉动弹簧测力计，鞋子在水平方向上受到的拉力和摩擦力才是一对平衡力，二者大小相等，此时弹簧测力计的示数等于摩擦力的大小；由图可知，弹簧测力计的分度值为0.5N，示数为2.5N，所以鞋子受到的摩擦力为2.5N。
(2) 滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关，要探究摩擦力大小与接触面潮湿程度的关系，需控制接触面的粗糙程度和接触面受到的压力不变，改变接触面的潮湿程度。
(3) 分析表格数据可得：在一定范围内，接触面潮湿程度越大，摩擦力越小；浴室里潮湿的瓷砖较滑，防滑垫是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的。
【答案】
（1）匀速直线 2.5 （2）压力 （3）减小 粗糙程度
【知识点】
滑动摩擦力的影响因素、二力平衡的应用、控制变量法
【点评】
本题围绕摩擦力的探究实验展开，考查了二力平衡原理、控制变量法的应用，同时结合生活实际解释防滑垫的防滑原理，既考查了实验基础知识，又体现了物理知识在生活中的应用，有助于提升学生的实验探究能力和知识应用能力。
【难度系数】
0.6

21. (8分)如图所示是某餐厅的送餐机器人,其自身质量为40kg,当该送餐机器人托着质量为5kg的餐品送餐时,机器人受到的摩擦力为其总重的0.08倍。(g取10N/kg)
(1)该送餐机器人自身所受的重力为多少？
(2)此次送餐过程中,送餐机器人所受摩擦力的大小为多少？

（1）400 N （2）36 N

（1）送餐机器人自身所受的重力：$G_{机}=m_{机}g=40\ kg×10\ N/kg=400\ N$
（2）餐品的重力：$G_{餐}=m_{餐}g=5\ kg×10\ N/kg=50\ N$
总重力：$G_{总}=G_{机}+G_{餐}=400\ N+50\ N=450\ N$
送餐机器人所受摩擦力：$f=0.08G_{总}=0.08×450\ N=36\ N$