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23. (3分)如图所示,在研究同一直线上方向相反的二力的合成实验中:用两个弹簧测力计沿相反的方向水平拉橡皮筋,标记下此时小圆环的位置O点,并记下两个弹簧测力计的示数$F_1$、$F_2$,再用一个弹簧测力计将小圆环拉到O点,记下弹簧测力计的示数$F_{\mathrm{合}}$。
(1)实验中,$F_1$与$F_2$与$F_{\mathrm{合}}$之间的等式关系是________,$F_{\mathrm{合}}$的方向与$F_2$的方向________(选填“相同”或“相反”)。
(2)改变拉力$F_1$、$F_2$的大小,多做几次实验的目的是________。
(1)实验中,$F_1$与$F_2$与$F_{\mathrm{合}}$之间的等式关系是________,$F_{\mathrm{合}}$的方向与$F_2$的方向________(选填“相同”或“相反”)。
(2)改变拉力$F_1$、$F_2$的大小,多做几次实验的目的是________。
答案
23. (1)$F_{\mathrm{合}} = F_1 - F_2$ 相反 (2)使结论具有普遍性
【点拨】本题考查力的合成与多次实验的目的,都属于基础知识点,注意根据图示进行判断。
【解析】(1)由图可知,同一直线上方向相反的两个力的合力等于这两个力大小之差,方向跟较大的那个力的方向相同,即 $F_{\mathrm{合}} = F_1 - F_2$,$F_{\mathrm{合}}$ 的方向与 $F_2$ 的方向相反。
(2)改变拉力的大小,多次实验的目的是使结论具有普遍性。
【点拨】本题考查力的合成与多次实验的目的,都属于基础知识点,注意根据图示进行判断。
【解析】(1)由图可知,同一直线上方向相反的两个力的合力等于这两个力大小之差,方向跟较大的那个力的方向相同,即 $F_{\mathrm{合}} = F_1 - F_2$,$F_{\mathrm{合}}$ 的方向与 $F_2$ 的方向相反。
(2)改变拉力的大小,多次实验的目的是使结论具有普遍性。
解析
【分析】
本题考查同一直线上方向相反的二力合成规律及多次实验的目的。解题时，首先明确：同一直线相反方向二力的合力大小等于两力大小之差，方向与较大的力方向相同；多次实验的作用是避免偶然性，让结论更具普遍性。结合实验中“将小圆环拉到同一O点”说明合力与分力作用效果相同，据此分析两问。
【解析】
(1) 同一直线上方向相反的两个力，合力大小等于两力大小之差，即$F_{\mathrm{合}} = F_1 - F_2$；合力方向与较大的力方向相同，由题意可知$F_{\mathrm{合}}$方向与$F_2$方向相反，符合“合力方向与大力同向”的规则。
(2) 改变拉力$F_1$、$F_2$的大小多次实验，是为了避免单次实验的偶然性，使得出的同一直线相反方向二力合成的结论具有普遍性。
【答案】
(1)$F_{\mathrm{合}} = F_1 - F_2$；相反 (2)使结论具有普遍性
【知识点】
力的合成、实验探究的基本方法
【点评】
本题为力学基础实验题，考查同一直线相反方向二力合成的规律和多次实验的目的，知识点明确，属于学生应掌握的基础内容，难度较低。
【难度系数】
0.2
本题考查同一直线上方向相反的二力合成规律及多次实验的目的。解题时，首先明确：同一直线相反方向二力的合力大小等于两力大小之差，方向与较大的力方向相同；多次实验的作用是避免偶然性，让结论更具普遍性。结合实验中“将小圆环拉到同一O点”说明合力与分力作用效果相同，据此分析两问。
【解析】
(1) 同一直线上方向相反的两个力，合力大小等于两力大小之差，即$F_{\mathrm{合}} = F_1 - F_2$；合力方向与较大的力方向相同，由题意可知$F_{\mathrm{合}}$方向与$F_2$方向相反，符合“合力方向与大力同向”的规则。
(2) 改变拉力$F_1$、$F_2$的大小多次实验，是为了避免单次实验的偶然性，使得出的同一直线相反方向二力合成的结论具有普遍性。
【答案】
(1)$F_{\mathrm{合}} = F_1 - F_2$；相反 (2)使结论具有普遍性
【知识点】
力的合成、实验探究的基本方法
【点评】
本题为力学基础实验题，考查同一直线相反方向二力合成的规律和多次实验的目的，知识点明确，属于学生应掌握的基础内容，难度较低。
【难度系数】
0.2
24. (5分)2020年11月10日，“奋斗者”号在马里亚纳海沟成功坐底，创造了10 909 m的中国载人深潜新纪录，标志着我国在载人深潜领域达到世界领先水平。这激发了小明同学探究液体内部压强的兴趣，如图是“探究液体内部压强”的实验。(U形管所装液体是水，$\rho_{酒精}=0.8×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3$)
(1)实验前若用手指按压(不论轻压还是重压)压强计探头的橡皮膜时发现U形管中两侧液面的高度几乎不变，则说明装置
(2)仪器调试好后进行实验，得到乙、丙、丁图的结果，由图可知，在同一深度，液体内部向各个方向的压强
(3)比较图丁和图戊，说明同一深度，液体压强还与
(4)在图戊中，U形管左右两侧液面高度差为10 cm，则压强计探头所在液体中的深度是
(不考虑压强计探头上的橡皮膜因形变而抵消的压强)
(1)实验前若用手指按压(不论轻压还是重压)压强计探头的橡皮膜时发现U形管中两侧液面的高度几乎不变，则说明装置
漏气
(选填“漏气”或“不漏气”)；甲图中是通过观察U形管中液面高度差的大小来反映液体内部压强
的大小。(2)仪器调试好后进行实验，得到乙、丙、丁图的结果，由图可知，在同一深度，液体内部向各个方向的压强
相同
。(3)比较图丁和图戊，说明同一深度，液体压强还与
液体的密度
有关。(4)在图戊中，U形管左右两侧液面高度差为10 cm，则压强计探头所在液体中的深度是
12.5
cm。(不考虑压强计探头上的橡皮膜因形变而抵消的压强)
答案
24. (1)漏气 液体内部压强 (2)相同 (3)液体的密度 (4)12.5
【点拨】本题考查液体内部压强的特点,注意实验中对控制变量法的应用和液体压强公式的应用,属于中档题。
【解析】(1)用手指按压(不论轻压还是重压)压强计探头的橡皮膜时发现 U 形管中两侧液面的高度几乎不变,则说明装置漏气,应拆除装置重新安装;根据转换法,通过观察 U 形管中液面的高度差来反映液体内部压强大小。
(2)由乙、丙、丁图可知,压强计探头所处液体的密度相同,深度相同,探头的朝向不同,U 形管压强计的液柱高度差相同,说明在同一深度,液体内部向各个方向的压强相同。
(3)如图丁和图戊,液体密度不同,探头所处的深度相同,压强计 U 形管内液柱的高度差不同,说明同一深度,液体压强与液体的密度有关。
(4)压强计探头所在液体中的深度为: $h=\frac{\Delta p}{\rho_{酒精}g}=\frac{\rho_水 g \Delta h}{\rho_{酒精}g}=\frac{\rho_水 \Delta h}{\rho_{酒精}}=\frac{1×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×0.1\ \mathrm{m}}{0.8×10^3\ \mathrm{kg/m^3}}=0.125\ \mathrm{m}=12.5\ \mathrm{cm}$。
【点拨】本题考查液体内部压强的特点,注意实验中对控制变量法的应用和液体压强公式的应用,属于中档题。
【解析】(1)用手指按压(不论轻压还是重压)压强计探头的橡皮膜时发现 U 形管中两侧液面的高度几乎不变,则说明装置漏气,应拆除装置重新安装;根据转换法,通过观察 U 形管中液面的高度差来反映液体内部压强大小。
(2)由乙、丙、丁图可知,压强计探头所处液体的密度相同,深度相同,探头的朝向不同,U 形管压强计的液柱高度差相同,说明在同一深度,液体内部向各个方向的压强相同。
(3)如图丁和图戊,液体密度不同,探头所处的深度相同,压强计 U 形管内液柱的高度差不同,说明同一深度,液体压强与液体的密度有关。
(4)压强计探头所在液体中的深度为: $h=\frac{\Delta p}{\rho_{酒精}g}=\frac{\rho_水 g \Delta h}{\rho_{酒精}g}=\frac{\rho_水 \Delta h}{\rho_{酒精}}=\frac{1×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×0.1\ \mathrm{m}}{0.8×10^3\ \mathrm{kg/m^3}}=0.125\ \mathrm{m}=12.5\ \mathrm{cm}$。
解析
【分析】
本题为探究液体内部压强的实验题，解题思路如下：
1. 压强计气密性判断：按压橡皮膜时，若装置漏气，U形管液面无明显变化；实验通过U形管液面高度差反映液体内部压强，运用转换法。
2. 分析乙、丙、丁图：控制液体密度和深度相同，仅改变探头朝向，观察液面差，得出同一深度各方向压强的关系，用到控制变量法。
3. 对比丁、戊图：控制深度相同，改变液体密度，观察液面差，得出压强与液体密度的关系，仍用控制变量法。
4. 计算探头在酒精中的深度：利用压强相等（探头处酒精压强等于U形管内水的压强），结合液体压强公式列等式求解，注意单位换算。
【解析】
(1) 按压压强计探头橡皮膜时，若U形管两侧液面高度几乎不变，说明装置漏气（不漏气时按压会产生液面差）；实验中通过U形管液面高度差的大小，反映液体内部压强的大小，这是转换法的应用。
(2) 乙、丙、丁图中，液体密度相同、探头深度相同，仅探头朝向不同，U形管液面高度差相同，说明同一深度，液体内部向各个方向的压强相同。
(3) 丁和戊图中，探头深度相同，液体密度不同，U形管液面高度差不同，说明同一深度，液体压强与液体的密度有关。
(4) 设探头处酒精的深度为$h$，U形管液面高度差$\Delta h=10\ \mathrm{cm}=0.1\ \mathrm{m}$，根据压强相等：$p_{\mathrm{酒精}}=p_{\mathrm{水}}$，即$\rho_{\mathrm{酒精}}gh=\rho_{\mathrm{水}}g\Delta h$，约去$g$得：$h=\frac{\rho_{\mathrm{水}}\Delta h}{\rho_{\mathrm{酒精}}}=\frac{1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×0.1\ \mathrm{m}}{0.8×10^3\ \mathrm{kg/m}^3}=0.125\ \mathrm{m}=12.5\ \mathrm{cm}$。
【答案】
(1)漏气；液体内部压强 (2)相同 (3)液体的密度 (4)12.5
【知识点】
液体内部压强特点；控制变量法；液体压强公式
【点评】
本题考查探究液体内部压强的实验，重点考查控制变量法、转换法的应用，以及液体压强公式的计算，是初中物理基础实验题，需掌握实验设计逻辑和公式的灵活运用。
【难度系数】
0.6
本题为探究液体内部压强的实验题，解题思路如下：
1. 压强计气密性判断：按压橡皮膜时，若装置漏气，U形管液面无明显变化；实验通过U形管液面高度差反映液体内部压强，运用转换法。
2. 分析乙、丙、丁图：控制液体密度和深度相同，仅改变探头朝向，观察液面差，得出同一深度各方向压强的关系，用到控制变量法。
3. 对比丁、戊图：控制深度相同，改变液体密度，观察液面差，得出压强与液体密度的关系，仍用控制变量法。
4. 计算探头在酒精中的深度：利用压强相等（探头处酒精压强等于U形管内水的压强），结合液体压强公式列等式求解，注意单位换算。
【解析】
(1) 按压压强计探头橡皮膜时，若U形管两侧液面高度几乎不变，说明装置漏气（不漏气时按压会产生液面差）；实验中通过U形管液面高度差的大小，反映液体内部压强的大小，这是转换法的应用。
(2) 乙、丙、丁图中，液体密度相同、探头深度相同，仅探头朝向不同，U形管液面高度差相同，说明同一深度，液体内部向各个方向的压强相同。
(3) 丁和戊图中，探头深度相同，液体密度不同，U形管液面高度差不同，说明同一深度，液体压强与液体的密度有关。
(4) 设探头处酒精的深度为$h$，U形管液面高度差$\Delta h=10\ \mathrm{cm}=0.1\ \mathrm{m}$，根据压强相等：$p_{\mathrm{酒精}}=p_{\mathrm{水}}$，即$\rho_{\mathrm{酒精}}gh=\rho_{\mathrm{水}}g\Delta h$，约去$g$得：$h=\frac{\rho_{\mathrm{水}}\Delta h}{\rho_{\mathrm{酒精}}}=\frac{1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×0.1\ \mathrm{m}}{0.8×10^3\ \mathrm{kg/m}^3}=0.125\ \mathrm{m}=12.5\ \mathrm{cm}$。
【答案】
(1)漏气；液体内部压强 (2)相同 (3)液体的密度 (4)12.5
【知识点】
液体内部压强特点；控制变量法；液体压强公式
【点评】
本题考查探究液体内部压强的实验，重点考查控制变量法、转换法的应用，以及液体压强公式的计算，是初中物理基础实验题，需掌握实验设计逻辑和公式的灵活运用。
【难度系数】
0.6
