22.(4分)某同学用下列器材研究影响滑动摩擦力大小的因素:粗糙程度均匀的长木板一块,质量相等的木块和铝块各一个,弹簧测力计一个。如图所示,4次实验中他都用弹簧测力计沿水平方向缓慢拉动物块,使其在水平长木板上做匀速直线运动。

(1)甲、丙两图所示的实验说明:接触面的粗糙程度相同时,滑动摩擦力的大小与有关。
(2)丙图中,弹簧测力计的示数为N,铝块受到的摩擦力大小为N。
(3)丁图中铝块受到的摩擦力大小(选填“大于”“等于”或“小于”)乙图中铝块受到的摩擦力大小。

22.(1)压力大小 (2)3.2 0 (3)等于
【点拨】本题考查研究影响滑动摩擦力大小的因素的实验中,二力平衡条件的应用,实验现象分析及影响摩擦力大小的因素;用控制变量法分析图示实验即可正确解题。
【解析】(1)由图甲、丙可知,接触面的粗糙程度相同而压力大小不同,物体受到的滑动摩擦力不同,由此可知:接触面的粗糙程度相同时,滑动摩擦力的大小与压力大小有关;
(2)丙图中,弹簧测力计的分度值为0.2 N,其示数为3.2 N;铝块和木块一起做匀速直线运动,它们之间没有发生相对运动,也没有相对运动的趋势,所以该图中铝块不受摩擦力;
(3)物体间的滑动摩擦力由接触面的粗糙程度和物体间的压力决定,由乙图与丁图所示实验可知,铝块与长木板接触面的粗糙程度相同、铝块对长木板的压力也相等,所以铝块受到的滑动摩擦力大小相等。

【分析】
本题是探究滑动摩擦力大小影响因素的实验，实验利用二力平衡原理（匀速直线运动时拉力等于滑动摩擦力），采用控制变量法分析实验。对于问题（1），对比甲、丙两图，确定控制不变的量和改变的量，推导结论；问题（2）需先明确弹簧测力计分度值读数，再分析铝块的受力情况判断摩擦力；问题（3）对比乙、丁中铝块的接触面粗糙程度和压力，结合滑动摩擦力的影响因素判断摩擦力大小关系。
【解析】
(1) 甲、丙两图中，接触面粗糙程度相同，丙图中木块对长木板的压力更大，弹簧测力计示数更大（滑动摩擦力更大），因此接触面粗糙程度相同时，滑动摩擦力的大小与压力大小有关；
(2) 丙图弹簧测力计的分度值为0.2N，指针指向3.2N，故示数为3.2N；铝块随木块一起做匀速直线运动，铝块与木块间无相对运动也无相对运动趋势，因此铝块不受摩擦力，摩擦力大小为0N；
(3) 滑动摩擦力由接触面粗糙程度和压力大小决定，乙图和丁图中，铝块与长木板的接触面粗糙程度相同，铝块对长木板的压力也相等，所以铝块受到的滑动摩擦力大小相等。
【答案】(1)压力大小 (2)3.2；0 (3)等于
【知识点】滑动摩擦力的影响因素，二力平衡，弹簧测力计读数
【点评】本题是探究滑动摩擦力影响因素的经典实验题，重点考查控制变量法的应用、二力平衡的理解以及滑动摩擦力的判断，是初中力学的基础考点，需准确分析实验变量与受力情况。
【难度系数】0.6

23.（5分）一实验小组进行“探究液体压强与哪些因素有关”的实验探究，实验装置如图甲所示：

(1)液体内部压强的大小是通过压强计U形管左右两侧液面的反映的，该微小压强计（选填“是”或“不是”）连通器。
(2)比较图甲A、B、C，得出结论：同种液体，同一深度，。
(3)实验结束后，实验小组用图乙所示的装置测量未知液体的密度：在左侧加入适量的水，在右侧缓慢倒入待测液体，直到橡皮膜刚好（选填“相平”“向左凸起”或“向右凸起”），他们测量了以下物理量：
A. 右侧待测液体液面到容器底的深度$h_1$
B. 右侧待测液体液面到橡皮膜中心的深度$h_2$
C. 左侧水面到容器底的深度$h_3$
D. 左侧水面到橡皮膜中心的深度$h_4$
(4)请你推导出待测液体密度的表达式为$\rho =$（选择题中合适的物理量和$\rho_{水}$表示）。

23.(1)高度差 不是 (2)各个方向的压强相等 (3)相平 (4)$\dfrac{\rho_{水} h_4}{h_2}$
【点拨】本题考查压强计的使用、液体压强的影响因素等问题,关键是控制变量法和转换法的运用。
【解析】(1)液体内部压强大小通过U形管左右两侧液面的高度差来反映,运用了转换法;上端开口、下端连通的容器是连通器,U形管压强计的一端是密闭的,故不是连通器;
(2)比较图甲A、B、C,固定金属盒的橡皮膜在水中的深度不变,使橡皮膜处于向上、向下、侧向方位时,U形管中液面高度差不变,液体内部的压强不变,故得出结论:同种液体,同一深度,各个方向的压强相等;
(3)实验时,橡皮膜两侧受到的压强容易观察,在左侧加入适量的水,在右侧缓慢倒入待测液体,直到橡皮膜刚好相平;
(4)利用水和液体在橡皮膜处的压强相等来计算液体压强,分别测量出待测液体液面和水面到橡皮膜中心的深度,根据橡皮膜左侧和右侧的压强相等,即p左=p右;由液体压强公式可得ρ水gh4=ρgh2,解得待测液体密度的表达式为ρ=ρ水h4/h2。

【分析】
本题围绕“探究液体压强与哪些因素有关”的实验展开，解题思路如下：(1) 利用转换法明确压强的反映方式，结合连通器定义判断压强计是否为连通器；(2) 运用控制变量法，分析A、B、C三图的变量与不变量，推导结论；(3) 根据橡皮膜两侧压强相等时的状态确定操作；(4) 依据压强相等的原理，结合液体压强公式推导待测液体密度表达式。
【解析】
(1) 液体内部压强的大小通过压强计U形管左右两侧液面的高度差来反映，这是转换法的应用；连通器的定义是“上端开口、底部相连通的容器”，而微小压强计的U形管一端是密闭的，因此它不是连通器。
(2) 图甲A、B、C中，液体均为水（同种液体），金属盒所处深度相同，仅橡皮膜的朝向不同，U形管液面高度差相同，说明液体压强相同，因此结论为：同种液体，同一深度，各个方向的压强相等。
(3) 当橡皮膜两侧受到的压强相等时，橡皮膜会处于相平状态，因此需在右侧倒入待测液体直到橡皮膜刚好相平，此时左右压强相等。
(4) 橡皮膜相平时，左侧水对橡皮膜的压强等于右侧待测液体对橡皮膜的压强，根据液体压强公式$p=\rho gh$，可得$\rho_{水}gh_4=\rho gh_2$，整理得待测液体密度$\rho=\dfrac{\rho_{水} h_4}{h_2}$。
【答案】
(1)高度差；不是 (2)各个方向的压强相等 (3)相平 (4)$\dfrac{\rho_{水} h_4}{h_2}$
【知识点】
液体压强、连通器、密度计算
【点评】
本题考查液体压强实验的相关知识，涉及转换法、控制变量法的应用，以及利用压强相等推导液体密度，是基础实验题，注重对实验原理和方法的考查。
【难度系数】
0.7

24.(6分)如图所示是探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验情景。($\rho_{水}=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3$,g取10 N/kg)

(1)比较图B、C、D可以探究浮力的大小是否跟有关。
(2)请在图C中画出该物体的受力示意图。
(3)根据题中的测量结果,可求出图E中盐水的密度为$\mathrm{kg/m}^3$,图F中液体的密度$\rho_{液}$(选填“＞”“＜”或“=”)$\rho_{水}$。
(4)设B、C两图中容器对水平桌面的压强分别是$p_{B}$、$p_{C}$,则$p_{B}$(选填“＞”“＜”或“=”)$p_{C}$。
(5)图E和图F中圆柱体下表面受到液体的压力之差可能是(选填“0.1 N”“0.2 N”或“0.3 N”)。

24.(1)物体排开液体的体积 (2)如图所示 (3)1.125×10³ ＜ (4)＜ (5)0.3 N
【点拨】本题考查探究浮力大小与哪些因素有关的实验和液体压强、固体压强的计算。
【解析】(1)图B、C、D中,物体逐渐浸入水中,浸入液体的体积不同。弹簧测力计的读数从1.6 N逐渐减小到1.2 N,说明浮力逐渐增大。因此,比较图B、C、D可以探究浮力大小与物体排开液体体积的关系;
(2)物体在图C中部分浸入水中,受到三个力的作用:重力G,方向竖直向下,大小为2.0 N;弹簧测力计的拉力F拉,方向竖直向上,大小为1.4 N;浮力F浮,方向竖直向上,大小为重力与拉力之差,即F浮=G-F拉=2.0 N-1.4 N=0.6 N。如图所示:
(3)物体在图D水中浸没时,所受浮力F浮水=G-F拉水=2.0 N-1.2 N=0.8 N,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可得,V=V排=F浮水/(ρ水g)=0.8N/(1.0×10³ kg/m³×10 N/kg)=8×10^-5 m³;物体在图E盐水中完全浸没,重力G=2.0 N,弹簧测力计读数为1.1 N,浮力F浮盐=G-F拉盐=2.0 N-1.1 N=0.9 N;在盐水中浸没,根据阿基米德原理可得ρ盐=F浮盐/(gV排)=0.9N/(10 N/kg×8×10^-5 m³)=1.125×10³ kg/m³;物体在图F中浸没,F浮液=G-F拉液=2.0 N-1.3 N=0.7 N,物体体积仍为V=8×10^-5 m³,根据阿基米德原理可得ρ液=F浮液/(gV排)=0.7N/(10 N/kg×8×10^-5 m³)=0.875×10³ kg/m³。因此,ρ液＜ρ水;
(4)因物体浸入水中时受到向上的浮力,同时物体给液体一个向下的压力,这两个力的大小相等,所以桌面受到的压力等于烧杯和水的重力加上物体的浮力,因图C中弹簧测力计的示数较小,由F浮=G-F拉可知物体受到的浮力较大,所以C对桌面的压力大于B对桌面的压力,烧杯的底面积相同,由p=F/S可知,pB＜pC;
(5)物体在图E中所受浮力F浮E=2 N-1.1 N=0.9 N,在图F中所受浮力F浮F=2 N-1.3 N=0.7 N;根据浮力产生的原因F下=F上+F浮,则下表面受到液体压力差为ΔF=F_E上+F浮E - F_F上 - F浮F=F_E上 - F_F上 +0.2 N,由上述第(3)问可知,ρ盐＞ρ液,因为圆柱体到达液面高度相等,根据F=pS=ρghS可知,圆柱体上表面受到的压力:F_E上＞F_F上,所以ΔF=F_E上 - F_F上 +0.2 N＞0.2 N,故可能是0.3 N。

【分析】
本题是探究浮力大小影响因素的力学实验题，解题思路如下：
1. 分析B、C、D三图的变量（液体密度相同，排开液体体积不同），结合弹簧测力计示数变化，用控制变量法判断浮力的影响因素；
2. 对图C中的物体进行受力分析，明确受重力、拉力、浮力三个力，画出受力示意图；
3. 利用阿基米德原理，先根据图D（浸没在水中）的浮力求出物体体积，再分别计算图E（盐水）和图F中液体的密度，比较大小；
4. 分析容器对水平桌面的压力（等于烧杯、水的总重力加上物体对水的压力，该压力等于浮力），结合压强公式p=F/S比较压强大小；
5. 根据浮力产生的原因（浮力等于物体上下表面的压力差），结合E、F中液体密度关系，判断下表面压力差的可能值。
【解析】
(1) 图B、C、D中，液体均为水（密度相同），物体排开液体的体积逐渐增大，弹簧测力计示数逐渐减小，由F浮=G-F拉可知浮力逐渐增大，因此探究浮力大小与物体排开液体的体积的关系；
(2) 图C中，物体受三个力：竖直向下的重力G=2.0N，竖直向上的拉力F拉=1.4N，竖直向上的浮力F浮=G-F拉=2.0N-1.4N=0.6N，受力示意图如下：；
(3) 物体在图D中浸没在水中，浮力F浮水=G-F拉水=2.0N-1.2N=0.8N，由阿基米德原理F浮=ρ液gV排得物体体积V=V排=F浮水/(ρ水g)=0.8N/(1.0×10³kg/m³×10N/kg)=8×10⁻⁵m³；
物体在图E盐水中浸没，浮力F浮盐=G-F拉盐=2.0N-1.1N=0.9N，盐水密度ρ盐=F浮盐/(gV)=0.9N/(10N/kg×8×10⁻⁵m³)=1.125×10³kg/m³；
物体在图F液体中浸没，浮力F浮液=G-F拉液=2.0N-1.3N=0.7N，液体密度ρ液=F浮液/(gV)=0.7N/(10N/kg×8×10⁻⁵m³)=0.875×10³kg/m³＜ρ水；
(4) 容器对水平桌面的压力等于烧杯、水的总重力加上物体对水的压力（该压力等于浮力）；图B中物体浮力F浮B=2.0N-1.6N=0.4N，图C中浮力F浮C=0.6N，因此C对桌面的压力更大，烧杯底面积相同，由p=F/S得pB＜pC；
(5) 图E中浮力F浮E=0.9N，图F中浮力F浮F=0.7N，浮力差ΔF浮=0.2N；根据浮力产生原因，下表面压力差ΔF=ΔF上 + ΔF浮（ΔF上为E、F中物体上表面的压力差）；因ρ盐＞ρ液，E、F中物体上表面深度相同，故ΔF上＞0，因此ΔF＞0.2N，可能为0.3N。
【答案】
(1) 物体排开液体的体积 (2) (3) 1.125×10³；＜ (4) ＜ (5) 0.3 N
【知识点】
浮力的影响因素、阿基米德原理、固体压强计算
【点评】
本题是力学综合实验题，结合探究浮力大小的实验，考查受力分析、阿基米德原理、压强计算等知识点，需要学生熟练运用控制变量法和浮力产生的原因，对学生的综合分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.6