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25. (6分)小军完成了“探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验。
(1)如图1所示,在探究滑动摩擦力的实验中,用弹簧测力计拉着木块在水平长木板上做
(2)如图2所示,比较图
(3)如图2所示,比较图乙和图丙可知,当压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越
(4)在图1中画出木块所受摩擦力的示意图。(作用点在O点)
(1)如图1所示,在探究滑动摩擦力的实验中,用弹簧测力计拉着木块在水平长木板上做
匀速直线
运动。(2)如图2所示,比较图
甲、乙
可知,当接触面的粗糙程度相同时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大
。(3)如图2所示,比较图乙和图丙可知,当压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越
大
。(4)在图1中画出木块所受摩擦力的示意图。(作用点在O点)
答案
25. (1)匀速直线 (2)甲、乙 大 (3)大 (4)
【点拨】本题考查影响摩擦力大小的因素,注意实验中对控制变量法、二力平衡知识的正确使用,属于基础实验题。
【解析】(1)实验时,用弹簧测力计水平拉动木块,使它在长木板上匀速直线滑动,根据二力平衡知识,滑动摩擦力的大小等于拉力的大小(弹簧测力计的示数);
(2)如图2所示,比较图甲、乙可知,当接触面的粗糙程度相同时,接触面所受的压力越大,弹簧测力计的示数就越大,即滑动摩擦力就越大;
(3)如图2所示,比较图乙和图丙,当压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;
(4)木块在水平向右拉力的作用下,向右运动,所受摩擦力方向水平向左,如图所示:
第25题图
解析
【分析】
要解决这道题，需结合滑动摩擦力实验的原理、控制变量法分析：1. 实验中需让木块做匀速直线运动，此时木块受力平衡，拉力等于滑动摩擦力，才能通过弹簧测力计示数得到摩擦力；2. 探究滑动摩擦力与压力的关系时，控制接触面粗糙程度相同，改变压力，对应甲、乙图；3. 探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系时，控制压力相同，改变接触面粗糙程度，对应乙、丙图；4. 摩擦力方向与物体相对运动方向相反，木块向右运动时，摩擦力水平向左，作用点在O点。
【解析】
(1) 实验时，用弹簧测力计水平拉动木块，使其在水平长木板上做匀速直线运动，此时木块的拉力与滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等，因此滑动摩擦力大小等于弹簧测力计示数，故填“匀速直线”。
(2) 探究滑动摩擦力与压力的关系，需控制接触面粗糙程度相同，改变压力大小，图甲、乙符合要求；比较甲、乙可知：接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大，故填“甲、乙”“大”。
(3) 图乙、丙中压力相同，接触面粗糙程度不同，比较可知：压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大，故填“大”。
(4) 木块向右运动，滑动摩擦力方向与相对运动方向相反，即水平向左，作用点在O点，据此画出摩擦力示意图（如参考答案所示）。
【答案】
(1)匀速直线 (2)甲、乙；大 (3)大 (4)
【知识点】
滑动摩擦力、二力平衡、控制变量法
【点评】
本题是探究滑动摩擦力影响因素的基础实验题，考查实验操作要点、控制变量法应用、二力平衡理解及摩擦力示意图绘制，是力学实验核心内容，需熟练掌握实验原理与结论。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需结合滑动摩擦力实验的原理、控制变量法分析：1. 实验中需让木块做匀速直线运动，此时木块受力平衡，拉力等于滑动摩擦力，才能通过弹簧测力计示数得到摩擦力；2. 探究滑动摩擦力与压力的关系时，控制接触面粗糙程度相同，改变压力，对应甲、乙图；3. 探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系时，控制压力相同，改变接触面粗糙程度，对应乙、丙图；4. 摩擦力方向与物体相对运动方向相反，木块向右运动时，摩擦力水平向左，作用点在O点。
【解析】
(1) 实验时，用弹簧测力计水平拉动木块，使其在水平长木板上做匀速直线运动，此时木块的拉力与滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等，因此滑动摩擦力大小等于弹簧测力计示数，故填“匀速直线”。
(2) 探究滑动摩擦力与压力的关系，需控制接触面粗糙程度相同，改变压力大小，图甲、乙符合要求；比较甲、乙可知：接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大，故填“甲、乙”“大”。
(3) 图乙、丙中压力相同，接触面粗糙程度不同，比较可知：压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大，故填“大”。
(4) 木块向右运动，滑动摩擦力方向与相对运动方向相反，即水平向左，作用点在O点，据此画出摩擦力示意图（如参考答案所示）。
【答案】
(1)匀速直线 (2)甲、乙；大 (3)大 (4)
【知识点】
滑动摩擦力、二力平衡、控制变量法
【点评】
本题是探究滑动摩擦力影响因素的基础实验题，考查实验操作要点、控制变量法应用、二力平衡理解及摩擦力示意图绘制，是力学实验核心内容，需熟练掌握实验原理与结论。
【难度系数】
0.6
26. (6分)某同学利用小桌、海绵和砝码等器材“探究压力的作用效果与哪些因素有关”的实验。
(1)实验中通过观察
(2)为了探究压力的作用效果与压力大小的关系,应比较图甲和图乙的实验,可知受力面积相同时,压力
(3)丙图中,砝码的质量是100 g,与水平放置在海绵上的小桌的接触面积为$2\ \mathrm{cm}^2$,砝码对小桌桌面的压强为
(4)此实验
(5)请在乙图中画出砝码的受力示意图。
(1)实验中通过观察
海绵的凹陷程度
来比较压力的作用效果。(2)为了探究压力的作用效果与压力大小的关系,应比较图甲和图乙的实验,可知受力面积相同时,压力
越大
(选填“越大”或“越小”),压力的作用效果越明显。(3)丙图中,砝码的质量是100 g,与水平放置在海绵上的小桌的接触面积为$2\ \mathrm{cm}^2$,砝码对小桌桌面的压强为
5 000
$\mathrm{Pa}$。($g$取$10\ \mathrm{N/kg}$)(4)此实验
不能
(选填“能”或“不能”)用硬纸板代替海绵。(5)请在乙图中画出砝码的受力示意图。
答案
26. (1)海绵的凹陷程度 (2)越大 (3)5 000 (4)不能 (5)
【点拨】本题考查探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验,注意控制变量法及转换法的应用,整体难度不大。
【解析】(1)实验中通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果;
(2)由图甲、乙可知,受力面积相同时,压力越大,海绵凹陷程度越严重,即压力的作用效果越明显;
(3)根据压强公式可得砝码对小桌桌面的压强为:$p=\frac{F}{S}=\frac{G}{S}=\frac{mg}{S}=\frac{0.1\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}}{2×10^{-4}\ \mathrm{m}^2}=5×10^3\ \mathrm{Pa}$;
(4)用硬纸板代替海绵,由于硬纸板的形变不明显,不容易观察压力的作用效果,所以不能用硬纸板代替海绵;
(5)乙图中砝码受到竖直向下的重力和桌面对其竖直向上的支持力,如图所示:
第26题图
解析
【分析】
本题是探究压力作用效果的实验，核心运用转换法和控制变量法。第(1)问利用转换法，通过易观察的海绵凹陷程度反映压力作用效果；第(2)问控制受力面积不变，对比甲、乙的压力与凹陷程度，得出压力对作用效果的影响；第(3)问需进行单位换算后用压强公式计算；第(4)问判断替代材料的可行性，依据形变是否明显；第(5)问明确砝码受重力和支持力，二力平衡，据此画受力示意图。
【解析】
(1) 实验中压力的作用效果不易直接观察，通过转换法，观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果，凹陷越明显，作用效果越显著。
(2) 甲、乙两图受力面积相同，乙图压力更大，海绵凹陷更明显，因此受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显。
(3) 砝码质量$m=100\ \mathrm{g}=0.1\ \mathrm{kg}$，重力$G=mg=0.1\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1\ \mathrm{N}$；砝码对小桌的压力$F=G=1\ \mathrm{N}$，接触面积$S=2\ \mathrm{cm}^2=2×10^{-4}\ \mathrm{m}^2$，根据压强公式$p=\frac{F}{S}$，得$p=\frac{1\ \mathrm{N}}{2×10^{-4}\ \mathrm{m}^2}=5000\ \mathrm{Pa}$。
(4) 硬纸板形变不明显，难以清晰观察压力作用效果，因此不能用硬纸板代替海绵。
(5) 乙图中砝码静止，受竖直向下的重力$G$和竖直向上的支持力$F_{\mathrm{支}}$，二力平衡，作用点在重心，受力示意图如下：
【答案】
(1)海绵的凹陷程度 (2)越大 (3)5000 (4)不能 (5)
【知识点】
压力作用效果、压强计算、力的示意图
【点评】
本题围绕探究压力作用效果的实验展开，综合考查转换法、控制变量法的应用，压强计算及受力示意图绘制，是力学基础实验题，注重实验方法与基础能力的考查。
【难度系数】
0.6
本题是探究压力作用效果的实验，核心运用转换法和控制变量法。第(1)问利用转换法，通过易观察的海绵凹陷程度反映压力作用效果；第(2)问控制受力面积不变，对比甲、乙的压力与凹陷程度，得出压力对作用效果的影响；第(3)问需进行单位换算后用压强公式计算；第(4)问判断替代材料的可行性，依据形变是否明显；第(5)问明确砝码受重力和支持力，二力平衡，据此画受力示意图。
【解析】
(1) 实验中压力的作用效果不易直接观察，通过转换法，观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果，凹陷越明显，作用效果越显著。
(2) 甲、乙两图受力面积相同，乙图压力更大，海绵凹陷更明显，因此受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显。
(3) 砝码质量$m=100\ \mathrm{g}=0.1\ \mathrm{kg}$，重力$G=mg=0.1\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1\ \mathrm{N}$；砝码对小桌的压力$F=G=1\ \mathrm{N}$，接触面积$S=2\ \mathrm{cm}^2=2×10^{-4}\ \mathrm{m}^2$，根据压强公式$p=\frac{F}{S}$，得$p=\frac{1\ \mathrm{N}}{2×10^{-4}\ \mathrm{m}^2}=5000\ \mathrm{Pa}$。
(4) 硬纸板形变不明显，难以清晰观察压力作用效果，因此不能用硬纸板代替海绵。
(5) 乙图中砝码静止，受竖直向下的重力$G$和竖直向上的支持力$F_{\mathrm{支}}$，二力平衡，作用点在重心，受力示意图如下：
【答案】
(1)海绵的凹陷程度 (2)越大 (3)5000 (4)不能 (5)
【知识点】
压力作用效果、压强计算、力的示意图
【点评】
本题围绕探究压力作用效果的实验展开，综合考查转换法、控制变量法的应用，压强计算及受力示意图绘制，是力学基础实验题，注重实验方法与基础能力的考查。
【难度系数】
0.6
27.（9分）2020年7月23日，长征五号遥四运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空，首次成功将“天问一号”火星探测器顺利送入预定轨道，发射取得圆满成功。如图所示为我国“天问一号”火星车和质量仅有1.8 kg的微型火星旋翼直升机。目前探明火星大气的密度约为地球的1%，火星引力约为地球引力的0.36倍。探测器发射前，在水平地面上进行了测试，火星车匀速直线行驶108 m用时30 min，若车的质量为250 kg，受到地面的摩擦阻力为300 N，网状轮子与地面接触的总面积为0.04 m²。请回答下列问题：(g取10 N/kg)
(1)直升机升空利用的原理是力的
(2)发射前微型火星旋翼直升机的重力是多少？
(3)发射前火星车匀速运动的速度是多少？
(4)我国“天问一号”火星车是在北京时间2021年5月15日7时18分着陆到火星的，火星地面受到火星车的压强多大？
(1)直升机升空利用的原理是力的
作用是相互的
；(2)发射前微型火星旋翼直升机的重力是多少？
(3)发射前火星车匀速运动的速度是多少？
(4)我国“天问一号”火星车是在北京时间2021年5月15日7时18分着陆到火星的，火星地面受到火星车的压强多大？
答案
27. 【点拨】本题考查相互作用力的理解,重力、速度和压强公式的应用,注意第(4)问确定火星车在火星上所受的重力是解题的关键。
【解析】(1)直升机的螺旋桨向下排空气,给空气向下的推力,由于物体间力的作用是相互的,所以空气对螺旋桨产生一个向上的反作用力,使直升机获得向上的升力,因此直升机升空利用的原理是力的作用是相互的;
(2)发射前微型火星旋翼直升机的重力为:$G = mg = 1.8\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 18\ \mathrm{N}$;
(3)发射前火星车匀速运动的速度为:$v = \frac{s}{t} = \frac{108\ \mathrm{m}}{30 × 60\ \mathrm{s}} = 0.06\ \mathrm{m/s}$;
(4)火星引力约为地球引力的0.36倍,所以火星车在火星表面所受的重力为:$G_{火星车}=0.36m_{火星车}g=0.36 × 250\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 900\ \mathrm{N}$,所以火星车对火星地面的压强为:$p = \frac{F}{S} = \frac{G_{火星车}}{S} = \frac{900\ \mathrm{N}}{0.04\ \mathrm{m}^2} = 2.25 × 10^4\ \mathrm{Pa}$。
【解析】(1)直升机的螺旋桨向下排空气,给空气向下的推力,由于物体间力的作用是相互的,所以空气对螺旋桨产生一个向上的反作用力,使直升机获得向上的升力,因此直升机升空利用的原理是力的作用是相互的;
(2)发射前微型火星旋翼直升机的重力为:$G = mg = 1.8\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 18\ \mathrm{N}$;
(3)发射前火星车匀速运动的速度为:$v = \frac{s}{t} = \frac{108\ \mathrm{m}}{30 × 60\ \mathrm{s}} = 0.06\ \mathrm{m/s}$;
(4)火星引力约为地球引力的0.36倍,所以火星车在火星表面所受的重力为:$G_{火星车}=0.36m_{火星车}g=0.36 × 250\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 900\ \mathrm{N}$,所以火星车对火星地面的压强为:$p = \frac{F}{S} = \frac{G_{火星车}}{S} = \frac{900\ \mathrm{N}}{0.04\ \mathrm{m}^2} = 2.25 × 10^4\ \mathrm{Pa}$。
解析
【分析】
本题结合航天科技情境，考查力学基础知识点的应用。第(1)问需明确直升机升空的力的作用原理，螺旋桨对空气施力，空气反作用使直升机上升，利用力的相互性；第(2)问直接用重力公式计算；第(3)问利用速度公式，注意时间单位换算；第(4)问需先换算火星车在火星上的重力，再用压强公式计算，压力等于火星车在火星上的重力。
【解析】
(1)直升机的螺旋桨转动时，对空气施加向下的力，根据物体间力的作用是相互的，空气会对螺旋桨施加向上的反作用力，使直升机获得升力升空，故原理是力的作用是相互的。
(2)根据重力公式$G = mg$，微型火星旋翼直升机的重力：$G = 1.8\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 18\ \mathrm{N}$。
(3)已知火星车行驶路程$s = 108\ \mathrm{m}$，时间$t = 30\ \mathrm{min} = 30 × 60\ \mathrm{s} = 1800\ \mathrm{s}$，根据速度公式$v = \frac{s}{t}$，速度$v = \frac{108\ \mathrm{m}}{1800\ \mathrm{s}} = 0.06\ \mathrm{m/s}$。
(4)火星引力为地球的0.36倍，故火星车在火星上的重力：$G_{火星车}=0.36m_{火星车}g=0.36 × 250\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 900\ \mathrm{N}$；火星车对火星地面的压力等于其在火星上的重力，根据压强公式$p = \frac{F}{S}$，压强$p = \frac{900\ \mathrm{N}}{0.04\ \mathrm{m}^2} = 2.25 × 10^4\ \mathrm{Pa}$。
【答案】
(1)作用是相互的；(2)18 N；(3)0.06 m/s；(4)$2.25×10^4\ \mathrm{Pa}$
【知识点】
相互作用力、重力计算、压强计算
【点评】
本题以航天探测器为背景，将力学基础知识点与实际情境结合，考查公式应用能力，需注意火星重力的换算，整体难度适中。
【难度系数】
0.6
本题结合航天科技情境，考查力学基础知识点的应用。第(1)问需明确直升机升空的力的作用原理，螺旋桨对空气施力，空气反作用使直升机上升，利用力的相互性；第(2)问直接用重力公式计算；第(3)问利用速度公式，注意时间单位换算；第(4)问需先换算火星车在火星上的重力，再用压强公式计算，压力等于火星车在火星上的重力。
【解析】
(1)直升机的螺旋桨转动时，对空气施加向下的力，根据物体间力的作用是相互的，空气会对螺旋桨施加向上的反作用力，使直升机获得升力升空，故原理是力的作用是相互的。
(2)根据重力公式$G = mg$，微型火星旋翼直升机的重力：$G = 1.8\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 18\ \mathrm{N}$。
(3)已知火星车行驶路程$s = 108\ \mathrm{m}$，时间$t = 30\ \mathrm{min} = 30 × 60\ \mathrm{s} = 1800\ \mathrm{s}$，根据速度公式$v = \frac{s}{t}$，速度$v = \frac{108\ \mathrm{m}}{1800\ \mathrm{s}} = 0.06\ \mathrm{m/s}$。
(4)火星引力为地球的0.36倍，故火星车在火星上的重力：$G_{火星车}=0.36m_{火星车}g=0.36 × 250\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 900\ \mathrm{N}$；火星车对火星地面的压力等于其在火星上的重力，根据压强公式$p = \frac{F}{S}$，压强$p = \frac{900\ \mathrm{N}}{0.04\ \mathrm{m}^2} = 2.25 × 10^4\ \mathrm{Pa}$。
【答案】
(1)作用是相互的；(2)18 N；(3)0.06 m/s；(4)$2.25×10^4\ \mathrm{Pa}$
【知识点】
相互作用力、重力计算、压强计算
【点评】
本题以航天探测器为背景，将力学基础知识点与实际情境结合，考查公式应用能力，需注意火星重力的换算，整体难度适中。
【难度系数】
0.6
