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小车
大小
方向
将小卡片扭转一个角度，松手后观察小卡片是否能保持平衡
(a)
小卡片的重力可以忽略不计，方案(b)中的小车会受到摩擦力的影响，误差较大
解：
(1)已知$F_{浮}=500\ \mathrm{N}，$$G_{货}=700\ \mathrm{N}，$根据平衡条件：
$F_{浮}+f=G_{货}$
则阻力$f=G_{货}-F_{浮}=700\ \mathrm{N}-500\ \mathrm{N}=200\ \mathrm{N}$
(2) 根据平衡条件：
$F_{浮}=G'_{货}+f$
则此时货物的重力$G'_{货}=F_{浮}-f=500\ \mathrm{N}-200\ \mathrm{N}=300\ \mathrm{N}$
抛出货物的重力$\Delta G=G_{货}-G'_{货}=700\ \mathrm{N}-300\ \mathrm{N}=400\ \mathrm{N}$
由$G=mg$得，抛出货物的质量：
$m=\frac{\Delta G}{g}=\frac{400\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=40\ \mathrm{kg}$

【分析】
1. 第(1)问：实验的研究对象是被探究受力平衡的物体，图(b)中通过观察小车的运动状态判断受力是否平衡，因此研究对象是小车。
2. 第(2)问：图(a)中钩码的重力为小卡片提供拉力，改变钩码数量可改变拉力大小，左右两侧拉力方向相反，因此可探究力的大小和方向对物体平衡的影响。
3. 第(3)问：要探究不在同一直线的两个力的平衡情况，需控制两个力大小相等、方向相反，改变作用线位置使两力不在同一直线，操作上可将小卡片扭转一个角度后松手，观察其是否能保持平衡。
4. 第(4)问：对比两个方案，需考虑额外力的干扰，小卡片重力极小可忽略，而小车与桌面间存在摩擦力会干扰实验结果，因此方案(a)误差更小。
【解析】
(1) 图(b)的实验中，通过观察小车的运动状态来判断两个力是否平衡，所以研究对象是小车。
(2) 图(a)中，两侧钩码的重力对小卡片施加拉力，改变钩码数量能改变拉力的大小，左右拉力的方向相反，因此该装置可以探究两个力的大小和方向对物体平衡的影响。
(3) 为探究不在同一直线上的两个力能否平衡，需将小卡片扭转一个角度，使作用在小卡片上的两个力不在同一直线上，随后松手，观察小卡片是否能保持平衡，以此判断不在同一直线的两个力是否能平衡。
(4) 方案(a)的误差更小，原因是小卡片的重力可以忽略不计，不会对实验结果产生影响；而方案(b)中的小车与桌面之间存在摩擦力，摩擦力会干扰实验，导致实验误差较大。
【答案】
(1) 小车
(2) 大小；方向
(3) 将小卡片扭转一个角度，松手后观察小卡片是否能保持平衡
(4) (a)；小卡片的重力可以忽略不计，方案(b)中的小车会受到摩擦力的影响，误差较大
【知识点】
二力平衡的条件；控制变量法；实验误差分析
【点评】
本题围绕探究二力平衡条件的实验展开，考查了实验研究对象判断、控制变量法应用及实验方案评估，帮助学生理解二力平衡核心条件，同时明确实验中减小误差的方法。
【难度系数】
0.6
【分析】
（1）氢气球匀速下降时处于平衡状态，受力平衡。此时货物重力竖直向下，浮力竖直向上，阻力方向与运动方向相反（竖直向上），根据平衡条件，货物重力等于浮力与阻力之和，据此可求出阻力大小。
（2）氢气球匀速上升时仍处于平衡状态，阻力方向变为竖直向下（与运动方向相反），此时浮力等于剩余货物重力与阻力之和。先算出剩余货物的重力，再用原货物重力减去剩余重力得到抛出货物的重力，最后根据$G=mg$求出抛出货物的质量。
【解析】
解：
(1) 已知$F_{浮}=500\ \mathrm{N}$，$G_{货}=700\ \mathrm{N}$，氢气球匀速下降时受力平衡，阻力方向竖直向上，根据平衡条件：
$ F_{浮}+f=G_{货}$
则阻力$f=G_{货}-F_{浮}=700\ \mathrm{N}-500\ \mathrm{N}=200\ \mathrm{N}$
(2) 氢气球匀速上升时，阻力方向竖直向下，受力平衡，根据平衡条件：
$ F_{浮}=G'_{货}+f$
则此时货物的重力$G'_{货}=F_{浮}-f=500\ \mathrm{N}-200\ \mathrm{N}=300\ \mathrm{N}$
抛出货物的重力$\Delta G=G_{货}-G'_{货}=700\ \mathrm{N}-300\ \mathrm{N}=400\ \mathrm{N}$
由$G=mg$得，抛出货物的质量：
$ m=\frac{\Delta G}{g}=\frac{400\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=40\ \mathrm{kg}$
【答案】
（1）$200\ \mathrm{N}$；（2）$40\ \mathrm{kg}$
【知识点】
二力平衡条件、重力与质量的关系
【点评】
本题重点考查二力平衡条件的应用，解题关键是根据物体的运动状态准确判断阻力的方向，对物体进行正确的受力分析是解决此类问题的核心。
【难度系数】
0.6
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