6.6 二力平衡-【帮课堂】2024-2025学年八年级物理下册同步学与练( 鲁科版五四学制2024)
2025-02-15
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精品
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理鲁科版(五四学制)八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 第六节 二力平衡 |
| 类型 | 学案-导学案 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 山东省 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 22.48 MB |
| 发布时间 | 2025-02-15 |
| 更新时间 | 2025-02-15 |
| 作者 | 金老师物理资料站 |
| 品牌系列 | 上好课·上好课 |
| 审核时间 | 2025-02-15 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/50435148.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
6.6 二力平衡
学习目标
课程标准
物理素养
2.2.4 了解同一直线上 的二力合成。知道二力平衡条件。
知识与技能目标:理解二力平衡的概念,会运用二力平衡知识分析物体受力情况和解决简单力学问题。
过程与方法目标:通过实验探究二力平衡条件,学会控制变量法设计实验、观察记录实验现象、分析处理数据,提升科学探究和逻辑思维能力,能从生活实例中抽象出物理模型。
情感态度与价值观:在实验探究和小组讨论中,激发对物理的探索热情,培养严谨科学态度与合作精神,感受物理知识与生活的紧密联系,体会物理之美。
科学能力与创新:能从生活现象中发现二力平衡相关问题并自主探究,尝试运用知识设计创新实验或解决实际问题。
02
思维导图
03
知识梳理
知识点01 二力平衡
1.平衡力:物体在受到几个力的作用时,如果保持静止或匀速直线运动状态,我们就说这几个力平衡。
2.如果物体只受两个力的作用,且处于平衡状态,这种情况叫做二力平衡。
3.平衡状态:物体静止和匀速直线运动状态叫平衡状态。
4.生活中处于平衡状态的例子
静止的物体,物体受到的重力与其受到的另一个力是平衡力。如在桌面上的碗、静止在空中的气球等。
匀速运动的物体,在运动方向上物体受到的力是平衡力。如在路上匀速行驶的汽车、传动带上的物体等。
知识点02 二力平衡的条件
1.作用在同一物体上的两个力,如果大小相等、方向相反,并且在同一条直线上,这两个力就彼此平衡。简单的说就是:同体、等大、反向、共线。
2.对二力平衡的条件的理解:
同物:两个力作用在同一物体上;
等值:两个力大小相等;
反向:两个力方向相反;
共线:两个力在同一直线上。
二力平衡
1.二力平衡的意义:
二力平衡是力的分析的最简单、最基本的情况,若一物体处于二力平衡状态,我们了解了其中一个力,对另一个力也就了如指掌。如图所示,一物体放在水平桌面上,它将受到重力和桌面对它的支持力,物体处于平衡状态。我们知道了物体的重力,根据等大、反向、共线的关系,也就知道了支持力,的大小、方向及作用点。
2.二力平衡的作用效果:
二力平衡的效果不仅使物体保持平衡状态,还使物体发生了形变(只不过有时效果不明显,但形变还是有的,如静止在地面上的物体受重力和地面支持力的作用,发生了微小形变)。因此,两个力并不是完全抵消而没有产生任何力的作用效果。
补充:(1)物体在两平衡力作用下处于平衡状态,若再加一对或多对平衡力,物体将仍然处于平衡状态。(2)平衡力可以通过受力图形象地描绘出来。
3.二力平衡的应用:
(1)用弹簧测力计测量物体所受重力时,就是利用二力平衡条件。
(2)放在桌面上的花瓶受到竖直向下的重力和桌面对他竖直向上的支持力,二力平衡。
(3)悬挂着的吊灯,受到竖直向下的重力和吊线对它竖直向上的拉力,二力平衡。
(4)在水平道路上匀速直线运动的汽车,水平方向受到向前的牵引力和向后的阻力,二力平衡。
(5)在竖直方向,汽车受到向下的重力和路面对它向上的支持力,二力平衡。
04
题型精讲
【题型一】平衡力的应用
平衡力的应用主要是根据二力平衡条件进行相关的计算的分析等。在初中物理中,分为两种情况:一是根据运动状态判断物体的受力情况;二是根据受力情况来判断物体的运动状态。
1.如果物体处于静止或匀速直线运动状态,则可用平衡力的知识判断或求解未知力。根据平衡力判断物体在所要研究的方向上所受力的情况(一般考虑水平方向和竖直方向),最后根据平衡力的知识分析出所求力的情况。
2.如果物体所受的合力为0(受平衡力),则可判断物体处于静止状态或匀速直线运动状态。如果物体所受合力不为0(受非平衡力)。
【例题1】列图分别是用照相机拍摄(每0.1s拍摄一次)的小球在不同运动状态下的照片,其中小球受到平衡力作用的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【详解】平衡状态是指静止或匀速直线运动状态;
A.物体运动方向不断发生变化,所以受非平衡力,故 A不符合题意;
B.物体相同时间内的距离变短,说明运动的速度变小,因此受非平衡力,故B不符合题意;
C.物体相同时间内,路程相同,说明在做匀速直线运动,处于平衡状态,受平衡力的作用,故C符合题意;
D.物体下落过程中相同时间路程越来越大,说明做加速运动,处于非平衡状态,受非平衡力,故D不符合题意。
故选C。
【对应训练】下列有关力的说法错误的是( )
A.物体受平衡力作用时,一定处于平衡状态
B.两个物体彼此不接触也能产生弹力的作用
C.力是物体对物体的作用,没有物体就没有力的作用
D.力可以使物体形变,也可以改变物体的运动状态
【答案】B
【详解】A.物体受到平衡力作用时,一定处于平衡状态,可能会处于静止状态,也可能处于匀速直线运动状态,故A正确,不符合题意;
B.产生弹力的两个物体必须相互接触且发生弹性形变,故B错误,符合题意;
C.力是物体对物体的作用,发生力的作用时,至少要有两个物体,离开物体就没有力,故C正确,不符合题意;
D.力的作用效果有二:力可以使物体发生形变,也可以改变物体运动状态,故D正确,不符合题意。
故选B。
【对应训练】下列情形中,物体运动状态发生改变的是( )
A.绕日公转的地球
B.悬停在100m高空的大疆无人机
C.匀速下落的雨滴
D.平直气垫导轨上匀速运动的滑块
【答案】A
【详解】A.绕日公转的地球,运动方向时刻发生改变,运动状态发生改变,故A符合题意;
B.悬停在100m高空的大疆无人机,处于平衡状态,则运动状态不变,故B不符合题意;
C.匀速下落的雨滴,处于平衡状态,则运动状态不变,故C不符合题意;
D.平直气垫导轨上匀速运动的滑块,处于平衡状态,则运动状态不变,故D不符合题意。
故选A。
【对应训练】下列运动的物体中,受力平衡的是( )
A.自由下落的苹果 B.加速上升的火箭
C.在水平面做匀速直线运动的木块 D.减速行驶的机车
【答案】C
【详解】A.自由下落的苹果,只受到一个重力的作用,受力不平衡,故A不符合题意;
B.加速上升的火箭不是处于平衡状态,不是受到平衡力的作用,故B不符合题意;
C.在水平面做匀速直线运动的木块,处于平衡状态,受到平衡力的作用,故C符合题意;
D.减速行驶的机车不是处于平衡状态,受力不平衡,故D不符合题意。
故选C。
【题型二】二力平衡的条件
1.一个物体在受到两个相同大小,方向相反,作用在同一物体上,同一直线上的力作用时,如果能保持静止或匀速直线运动状态,我们就说物体处于平衡状态。
两个力同时作用在同一物体同一直线上,如果物体保持静止或匀速直线运动状态,则这两个力对物体运动状态的作用效果相互抵消(合力为0),我们就说这两个力平衡。这就是二力平衡。
2.二力平衡的条件:大小相等;方向相反;二力作用在同一物体上,且在同一条直线上。
二力平衡的条件简单来说就是同体、等大、反向、共线。特别是“同体”和“共线”这个条件往往被初学者遗漏,而造成对二力平衡做出错误判断。
3.平衡力和相互作用力
(1)相同点:大小相等,方向相反,在同一直线上。(2)不同点:平衡力:作用在同一物体上,是两种力;相互作用力:作用在不同物体上,是一种力,同时产生同时消失。
【例题2】在一光滑水平面上,有一个重50N的物体,以2.5m/s的速度匀速直线前进,这个物体受到的水平拉力应是( )
A.12.5N B.50N C.2.5N D.0
【答案】D
【详解】由题意,物体在光滑水平面上做匀速直线运动,合力为零,在水平方向上摩擦力为零,则这个物体受到的水平拉力应为0。故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
【对应训练】如图甲所示,弹簧的一端挂在墙上,一人用5N的力F拉另一端,弹簧伸长了5cm;如图乙所示,两个人分别拉该弹簧的两端,弹簧也伸长了5cm,则和的大小分别为()
A.5 N、5 N B.0、5 N C.5 N、0 D.2.5 N、2.5 N
【答案】A
【详解】当弹簧受力平衡,保持静止时,墙对弹簧的拉力大小等于人对弹簧的拉力大小为5N;弹簧两次伸长量相同,所受拉力不变,仍为5N,且弹簧两端所受人的拉力大小相等,即均为5N。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【对应训练】如图所示,物体A重30N。用的压力将其压在墙上并保持静止。则物体A所受摩擦力的大小是( )
A.20N B.30N C.40N D.50N
【答案】B
【详解】用水平推力F将A压在竖直墙上静止不动,所以A受到的是平衡力,竖直方向上摩擦力与重力是一对平衡力,则物体A所受的摩擦力
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
0501
强化训练
【基础强化】
1.下列物体处于平衡状态的是( )
A.正在圆形轨道上运动的过山车
B.减速进站的火车
C.加速上升的火箭
D.在平直公路上匀速直线行驶的汽车
【答案】D
【详解】平衡状态是指物体处于静止状态或匀速直线运动状态;物体的运动方向或速度大小发生变化,则物体的运动状态改变,处于非平衡状态。
A.正在圆形轨道上运动的过山车,运动方向发生改变,所以过山车不是处于平衡状态,故A不符合题意;
B.减速进站的火车速度不断变小,所以火车不是处于平衡状态,故B不符合题意;
C.加速上升的火箭速度不断变大,火箭不是处于平衡状态,故C不符合题意;
D.在平直公路上匀速直线行驶的汽车,速度和运动方向都没有发生改变,汽车处于平衡状态,故D符合题意。
故选D。
2.排球比赛中,跳发球是最具威力的发球方式,其动作要领可简化为“抛球、腾空、击球和落地”四个过程,下列说法中正确的是( )
A.球在空中运动时,受到了非平衡力的作用
B.用手击打排球时,手对排球的作用力与排球对手的作用力是一对平衡力
C.排球被重扣后加速向下运动的过程中,惯性增大
D.把排球竖直向上抛出,到最高点时速度为零,此时排球处于平衡状态
【答案】A
【详解】A.球在空中运动时,受到重力和空气阻力的作用,运动状态发生改变,受到的力是非平衡力,故A正确;
B.用手击打排球时,手对排球的作用力与排球对手的作用力大小相等、方向相反,作用在同一直线上,但分别作用在相互作用的两个物体上,是一对相互作用力,故B错误;
C.惯性只与物体的质量有关,排球被重扣后加速向下运动的过程中质量不变,其惯性大小不变,故C错误;
D.把排球竖直向上抛出,到最高点时速度为零,此时排球只受重力作用,处于非平衡状态,故D错误。
故选A。
3.下列情境中,物体所受合力为0的是( )
A.减速着陆的战斗机 B.正在拐弯的汽车
C.加速冲刺的运动员 D.静止不动的路人
【答案】D
【详解】物体受合力为0,即受到平衡力时,处于静止或匀速直线运动状态。
ABC.减速着陆的战斗机、加速冲刺的运动员运动速度大小发生了变化,正在拐弯的汽车运动的方向发生了变化,所以合力不为0,故ABC不符合题意;
D.静止不动的路人处于静止状态,合力为0,故D符合题意。
故选D。
4.下列情景中,物体处于平衡状态的是( )
A.匀速转动的橡皮 B.自由下落的苹果
C.百米冲刺的同学 D.匀速直线下降的跳伞者
【答案】D
【详解】A.匀速转动的橡皮运动方向不断改变,处于非平衡状态,故A不符合题意;
B.自由下落的苹果,运动速度不断增大,处于非平衡状态,故B不符合题意;
C.百米冲刺的同学,运动速度不断增大,处于非平衡状态,故C不符合题意;
D.匀速直线下降的跳伞者,速度大小与方向均不变,运动状态不变,处于平衡状态,故D符合题意。
故选D。
5.如下图所示,质量为0.5kg的字典,静止在水平桌面上。下面能正确表示字典的受力示意图的是(g取)( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】字典受到的重力为G=mg=0.5kg×10N/kg=5N;字典受重力和支持力作用,重力方向竖直向下,支持力方向竖直向上,因为字典静止,所以这两个力的大小相等,所以在示意图中两个力的长度应相同,两个力的作用点都在字典上。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
6.下列各图中的两个力,满足二力平衡条件的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】A.图中两个力作用在不同的物体上,因此不是一对平衡力,故A不符合题意;
B.图中两个力不作用在一条直线上,因此不是一对平衡力,故B不符合题意;
C.图中两个力的大小不相等,因此不是一对平衡力,故C不符合题意;
D.图中两个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在一个物体上,是一对平衡力,故D符合题意。
故选D。
7.如图所示,用20N的水平推力F去推一个在水平地面上重为50N的物体,物体静止不动,则物体与地面之间的摩擦力的大小是( )
A.10N B.50N C.40N D.20N
【答案】D
【详解】用水平推力F推物体,物体静止不动,处于平衡状态,则水平方向的推力和摩擦力是一对平衡力,由二力平衡条件可知,物体与地面间的摩擦力
f=F=20N
故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
8.如图甲所示的是无人机用绳子吊起重物匀速上升时的情景,此时重物和无人机的受力示意图如图乙所示。下列关于平衡力和相互作用力的判断,正确的是( )
A.和、GB是一组平衡力 B.和GA是一对平衡力
C.和GA是一对相互作用力 D.和是一对相互作用力
【答案】B
【详解】A.由题图可知,与大小相等,方向相反,作用在不同物体上和作用在同一直线上,因此是一对相互作用力;与GB不符合平衡力的要求,所以不是一对平衡力,故A错误;
B.当无人机带着重物匀速直线上升时,由图知物体A受到的拉力FA和重物重力GA大小相等,方向相反,作用在同一物体(重物)上,作用在同一直线上,因此是一对平衡力,故B正确;
C.和GA方向相同,不符合相互作用力的要求,因此不是一对相互作用力,故C错误;
D.和大小不相等,不符合相互作用力的要求,因此不是一对相互作用力,故D错误。
故选B。
9.下列事例中,受平衡力作用的物体是( )
A.抛出后在空中运动的篮球 B.减速进站的火车
C.静止在水面上的轮船 D.加速起飞的飞机
【答案】C
【详解】平衡状态是指物体处于静止或者匀速直线运动的状态,物体处于平衡状态时合外力为0;
A.抛出后在空中运动的篮球,速度不断发生变化,处于非平衡状态,受非平衡力作用,故A不符合题意;
B.减速进站的火车,速度不断发生变化,处于非平衡状态,受非平衡力作用,故B不符合题意;
C.静止在水面上的轮船,处于平衡状态,受平衡力作用,故C符合题意;
D.加速起飞的飞机,飞机的速度不断变化,处于非平衡状态,受非平衡力作用,故D不符合题意。
故选C。
10.如图所示的是探究“二力平衡的条件”实验,小车放在光滑的水平桌面上,两端的轻质细绳绕过定滑轮挂有等重钩码。是小车受到的向左的拉力,是小车受到的向右的拉力,与在同一水平直线上。下列说法不正确的是( )
A.若、大小相等时,小车一定处于平衡状态
B.增减钩码个数,是探究二力大小对小车平衡的影响
C.用手将小车水平扭转,放手后小车的运动状态将保持不变
D.因为桌面光滑可忽略摩擦,小车在水平方向上只受到、作用
【答案】C
【详解】A.若小车两端受到的两个拉力大小相等时,小车处于静止状态,即处于平衡状态,所以F1、F2大小相等时,小车处于平衡状态,故A正确,不符合题意;
B.增减钩码个数,小车受到的两个拉力大小不相等,探究二力大小对小车平衡的影响,故B正确,不符合题意;
C.将小车水平扭转90°时,两个力不在同一直线上,松手后小车不能平衡,小车会发生转动,放手后小车的运动状态将发生变化,故C错误,符合题意。
D.实验忽略摩擦,小车水平方向只受到水平向左的拉力F1和水平向右的拉力F2,故D正确,不符合题意。
故选C。
11.在“探究二力平衡条件”实验中,将系于轻质小卡片两对角的细线分别斜跨过左右吸在黑板上的滑轮,在细线的两端挂上钩码,如图所示。此时作用在卡片上的两个力大小相等、方向相反。若要证明:“两个力平衡的必要条件之一是必须作用在同一条直线上”,则下列实验操作正确的是( )
A.手扶卡片,在右侧加挂一个钩码,松手
B.手扶卡片,使其竖直向下移动一些,松手
C.手扶卡片,绕其中心在竖直平面旋转,松手
D.手扶卡片,将右侧滑轮竖直向下移动至与左侧滑轮在同一水平线上,松手
【答案】C
【解析】略
12.为研究“二力平衡的条件”,小敏将一块长方形硬纸板在对角的顶点附近各开一个小孔,用细线系住,细线的另一端绕过桌边的滑轮各悬挂一个托盘,盘中各放一个等质量的钩码,如图所示。关于这个实验,下列说法中正确的是( )
A.选择纸片为研究主体是为了避免摩擦力对实验现象的干扰
B.为了使装置更稳定,应选择质量较大的铁片代替硬纸板实验
C.调整两边的钩码数量,是为了研究大小不相等的两个力,能否使物体平衡
D.将硬纸板旋转一个角度后释放,是为了研究方向不相反的两个力,能否使物体平衡
【答案】C
【详解】A.实验中,选择纸片为研究主体的目的是减小摩擦力对实验的影响,而不能避免摩擦力的干扰,故A错误;
B.在选择研究对象时,应尽量选择质量较轻的物体,减少其重力对实验的影响,所以不能用质量较大的铁片代替纸板,故B错误;
C.调整两边钩码的数量,改变纸板两边受到的拉力大小,是为了研究大小不相等的两个力,能否使物体平衡,故C正确;
D.将硬纸板旋转一个角度后释放,是为了研究不在同一直线上的两个力,能否使物体平衡,故D错误。
故选C。
13.如图是“探究二力平衡的条件”的实验装置,若要证明“两个力必须作用在同一条直线上才能平衡”,下列操作正确的是( )
A.将卡片从中间处剪断 B.换用质量更大的卡片
C.在右侧加挂一个钩码 D.将卡片绕其中心旋转
【答案】D
【详解】A.在卡片平衡时,用剪刀将卡片从中间剪断,即成了两个物体,此时卡片不能平衡,即可以得到二力平衡的又一个条件是作用在同一物体,故A错误;
B.换用质量更大的卡片会增大实验误差,不利于实验探究,故B错误;
C.在右侧加挂一个钩码,松手,此时两力的大小不同,右侧力大,不能平衡,验证二力平衡与力的大小的关系,故C错误;
D.将绕其中心在竖直平面旋转,两个力不在同一直线上,松手后小卡片不能平衡,发生转动,最后小卡片静止时,两个力又处于同一直线上;所以这个操作是探究相互平衡的两个力是否必须处于同一直线上,故D正确。
故选D。
14.如图所示,一只碗放在水平桌面上静止不动,以下两个力是一对平衡力的是( )
A.桌面对碗的支持力和碗对桌面的压力
B.桌面对碗的支持力和碗的重力
C.碗对桌面的压力和碗的重力
D.碗对桌子的压力和地面对桌面的支持力
【答案】B
【详解】A.桌面对碗的支持力和碗对桌面的压力,这两个力分别作用在了碗和桌面上,没有作用在同一物体上,不是一对平衡力,故A不符合题意;
B.桌面对碗的支持力和碗受到的重力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上,是一对平衡力,故B符合题意;
C.碗对桌面的压力和碗的重力,作用在两个物体上,不是一对平衡力,故C不符合题意;
D.地面对桌面的支持力大小等于桌子和碗的重力之和,所以,碗对桌子的压力和地面对桌面的支持力,二力大小不相等,不是一对平衡力,故D不符合题意。
故选B。
15.跳远运动的几个阶段如图所示,忽略空气阻力。则运动员( )
A.在最高点没有受到力的作用
B.在助跑阶段惯性越来越大
C.起跳瞬间运动员只受到地面支持力作用
D.落地后坐在沙地上不动,运动员受到的重力和支持力是一对平衡力
【答案】D
【详解】A.运动员在最高点时,受到重力作用;故A错误;
B.在助跑阶段速度增大,但惯性不变,因为惯性与速度无关;故B错误;
C.动员起跳瞬间受到重力和支持力的作用;故C错误;
D.落地后坐在沙地上不动,运动员受到的重力和支持力满足平衡力的四个条件,是一对平衡力,故D正确。
故选D。
16.下列属于一对平衡力的是( )
A.背书包时,书包受到的重力和书包对肩膀的压力
B.手压弹簧的力和弹簧对手的弹力
C.人推墙的力和墙受到的人的推力
D.风扇受到的重力和天花板对风扇的拉力
【答案】D
【详解】A.书包受到的重力和书包对肩膀的压力,二力方向不是相反,所以,二力不是一对平衡力,故A不符合题意;
B.手压弹簧的力,作用在弹簧上;弹簧对手的弹力,作用在手上;二力作用在不同物体上,因此不是一对平衡力,故B不符合题意;
C.人推墙的力和墙受到的人的推力是同一个力,不是一对平衡力,故C不符合题意;
D.风扇受到的重力和天花板对风扇的拉力,二力大小相等,方向相反,作用在同一物体上(风扇),作用在同一直线上,因此是一对平衡力,故D符合题意。
故选D。
17.中国高铁以快速、平稳、舒适为世界所称道,如图所示,在水平匀速行驶的高铁上,一枚硬币稳稳的立在窗台上,下列说法正确的是( )
A.硬币受到的重力与它对窗台的压力是一对平衡力
B.硬币对窗台的压力和窗台对硬币的支持力是一对平衡力
C.硬币受到的重力和窗台对它的支持力是一对平衡力
D.硬币相对于地面是静止的
【答案】C
【详解】A.硬币受到的重力与它对窗台的压力方向相同,作用在两个物体上,不是一对平衡力,故A错误;
B.硬币对窗台的压力和窗台对硬币的支持力作用在两个物体上,不是一对平衡力,故B错误;
C.硬币受到的重力和窗台对它的支持力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上,是一对平衡力,故C正确;
D.在水平匀速行驶的高铁上,此时硬币相对于地面的位置发生了改变,所以是运动的,故D错误。
故选C。
18.用50牛顿的水平力F,把质量为2千克的物体A压在竖直的墙壁上,如图所示,这时若物体A刚好沿墙面匀速下滑,则A物体受到摩擦力的大小及墙面受到的压力为( )
A.50牛 19.6牛 B.50牛 0牛
C.19.6牛 50牛 D.0牛 0牛
【答案】C
【详解】物体在水平方向上受到50N的压力,其将这个力大小不变的传递到墙上,所以墙壁受到的压力为50N,该物体匀速下滑,处于平衡状态,受平衡力。竖直方向上受到重力和墙壁对它的摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡的条件可知,A物体受到摩擦力等于重力,即
物体在水平方向上受到50N的压力,A物体将这个力大小不变的传递到墙上,所以墙壁受到的压力为50N。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
19.用轻质的弹簧测力计测量一个钩码的重力,弹簧测力计与钩码均保持静止状态。钩码和弹簧测力计的受力示意图,如图所示。下列说法正确的是( )
A.F1与 G 是一对相互作用力 B.F1与F2是一对平衡力
C.F1与F3是一对相互作用力 D.F2和F3是一对平衡力
【答案】D
【详解】AC.相互作用力是大小相等,方向相反,作用在两个不同的物体上,且作用在同一直线上的两个力。F1和G同时作用在弹簧测力计上,不是一对相互作用力,F1和F3方向相同,不是一对相互作用力,故AC错误;
BD.平衡力是大小相等,方向相反,作用在同一物体上,且作用在同一直线上的两个力。F1和F2作用在不同物体上,不是一对平衡力,F2和F3两个力大小相等,方向相反,作用在同一物体上,且作用在同一直线上,是一对平衡力,故B错误,D正确。
故选D。
20.如图所示,老师用质量为M的磁体将质量为m的纸片压在磁吸白板上静止,关于纸片所受的摩擦力,下列说法正确的是( )
A.磁体对它有向上的摩擦力
B.白板对它有向下的摩擦力
C.磁体对它的摩擦力大小为mg
D.白板对它的摩擦力大小为
【答案】D
【详解】将白纸与纸片看成一个整体,整体在重力与摩擦力作用下,处于平衡状态,由二力平衡得,白板对它的摩擦力大小为
故ABC错误,D正确。
故选D。
21.如图所示,小刚同学用水平推力推静止在平直公路上的汽车,没有推动。下列说法正确的是( )
A.因为汽车静止,失去了惯性,所以汽车未被推动
B.汽车所受的重力与对地面的压力是一对相互作用力
C.因为推力小于汽车所受的阻力,所以汽车未被推动
D.虽然汽车未被推动,但推力等于汽车所受的阻力
【答案】D
【详解】A.惯性是物体具有的一种性质,与物体的运动状态无关,静止的汽车也具有惯性,故A错误;
B.汽车所受的重力与对地面的压力方向相同,不是相互作用力,故B错误;
CD.汽车未被推动仍然处于静止状态,即平衡状态,故推力等于阻力,故C错误,D正确。
故选D。
22.如图是世界杯足球比赛过程中运动员踢足球的情景,下列分析正确的是( )
A.踢足球时,球对脚没有作用力 B.足球在空中飞行时不再受到脚的作用力
C.足球在空中继续运动是由于受惯性的作用 D.脚对足球的力和足球的重力是一对平衡力
【答案】B
【详解】A.力的作用是相互的,踢足球时,脚对足球有作用力,足球对脚也有一个作用力,故A错误;
B.足球在空中飞行时受到空气阻力和自身的重力,不再受到脚的作用力,故B正确;
C.足球在空中继续运动是由于足球具有惯性,保持原有的运动状态,惯性不是力,不能说受惯性的作用,故C错误;
D.脚对足球的力与足球的重力不在同一条直线上,不是一对平衡力,故D错误。
故选B。
23.如图是震惊了海外媒体的中国快递“黑科技”﹣﹣智能快递分拣机器人。派件员将包裹放在机器人的水平托盘上后,机器人通过扫码读取目的地信息,并生成最优路线,将不同目的地的包裹送至不同的位置,从而实现包裹的分拣功能。关于机器人下列说法正确的是( )
A.包裹随着机器人一起做匀速直线运动时,包裹运动状态改变
B.机器人停下来后,包裹会向前滑动是因为包裹受到惯性的作用
C.包裹对机器人的压力和水平地面对机器人支持力是一对平衡力
D.机器人对地面的压力与地面对机器人的支持力是一对相互作用力
【答案】D
【详解】A. 包裹随着机器人一起做匀速直线运动时,做匀速直线运动的物体受平衡力的作用,所以包裹的运动状态不变,故A错误;
B.惯性是物体本身的一种性质,不能说“受到惯性”,故B错误;
C. 包裹对机器人的压力和水平地面对机器人支持力大小不相等,不是一对平衡力,故C错误;
D. 机器人对地面的压力和地面对机器人的支持力,二者大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,作用在两个物体上,是同一种性质的力(压力与支持力都属于弹力),则机器人对地面的压力和地面对机器人的支持力是一对相互作用力,故D正确。
故选D。
24.头顶瓷坛是中国传统的杂技节目,如图所示是杂技演员头顶瓷坛保持静止时的情景,下列说法正确的是( )
A.演员对瓷坛的支持力和瓷坛的重力是一对平衡力
B.演员的重力和地面对演员的支持力是一对平衡力
C.演员的重力和地面对演员的支持力是一对相互作用力
D.瓷坛的重力和瓷坛对演员的压力是一对相互作用力
【答案】A
【详解】A.静止时的瓷坛处于平衡状态,在竖直方向上只受到演员对瓷坛的支持力和自身的重力,是一对平衡力,故A正确;
B.演员的重力和地面对演员的支持力大小不等,不是一对平衡力,故B错误;
C.演员的重力和地面对演员的支持力作用在一个物体上,不是一对相互作用力,故C错误;
D.瓷坛的重力和瓷坛对演员的压力,二力的方向不是相反,因此不是一对相互作用力,故D错误。
故选A。
25.2024年3月10日,在第46个植树节即将到来之际,一个沉痛的消息传来:“时代楷模”、副军职退休干部、河北省军区原副司令员张连印同志因病医治无效逝世,享年80岁。张连印(1945年1月—2024年3月10日),男,汉族,山西左云张家场人,退休之后掏出全部积蓄在老家的荒山上植树,20年来,共植树1.8万余亩栽种205万余株,被誉为“当代愚公”“绿化将军”“新时代的甘祖昌”“穿军装的杨善洲”,为广大党员领导干部作出了光辉榜样。下图是老将军植树时抱着树苗的情景,下列说法正确的是( )
A.张将军对地面的压力和地面对将军的支持力是一对平衡力
B.将军所受的重力和地面对将军的支持力是一对平衡力
C.张将军对地面的压力和地面对将军的支持力是一对相互作用力
D.树苗对将军的压力和将军对树苗支持力是一对平衡力
【答案】C
【详解】AC.张将军对地面的压力和地面对将军的支持力受力物体不同,属于相互作用力,故A错误,C正确;
B.将军所受的重力和地面对将军的支持力大小不相等,所以不是一对平衡力,故B错误;
D.树苗对将军的压力和将军对树苗支持力受力物体不同,是一对相互作用力,故D错误。
故选C。
26.如图为我国乒乓球冠军向鹏在打球时的图片。下列说法错误的是( )
A.球拍的形状改变,是球对拍的力的作用效果
B.球的运动方向改变,是拍对球的力的作用效果
C.球对拍的作用和拍对球的作用是一对相互作用力
D.球对拍的作用和拍对球的作用是一对平衡力
【答案】D
【详解】A.球拍的形状改变,球拍受到了力的作用,说明球对拍的力使物体的形状发生了改变,故A正确,不符合题意;
B.球的运动方向改变,球的运动状态发生了改变,是拍对球的力的作用效果,故B正确,不符合题意;
CD.球对拍的作用和拍对球的作用,是两个物体间的相互作用力,故C正确,不符合题意;D错误,符号题意。
故选D。
【素养提升】
27.如图所示,弹簧测力计及细绳重力不计,砝码重N,静止时弹簧测力计的示数和所受的合力分别为( )
A.25N,0N B.50N,50N C.50N,0N D.100N,0N
【答案】C
【详解】物体静止时对弹簧的拉力F大小等于物体所受的重力,即为50N,所以弹簧测力计的示数是50N;弹簧测力计静止,处于平衡状态,由平衡条件知,弹簧测力计所受的合力为零,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
28.如图,是北京冬奥会上谷爱凌正在水平雪地上滑雪的场景,下列说法中正确的是( )
A.谷爱凌对雪地的压力和雪地对谷爱凌的支持力是一对平衡力
B.谷爱凌所受的重力和谷爱凌对雪地的压力是一对相互作用力
C.谷爱凌所受的重力和滑雪板对谷爱凌的支持力是一对平衡力
D.谷爱凌所受的重力和滑雪板对谷爱凌的支持力是一对相互作用力
【答案】C
【详解】A.谷爱凌对雪地的压力和雪地对谷爱凌的支持力作用在不同物体上,不是一对平衡力,故A错误;
B.谷爱凌所受的重力和谷爱凌对雪地的压力方向相同,不是一对相互作用力,故B错误;
CD.谷爱凌所受的重力和滑雪板对谷爱凌的支持力大小相等、方向相反、作用在同一物体上、作用在同一直线上,是一对平衡力,故C正确,D错误。
故选 C。
29.我国的无人机在世界已经处于遥遥领先的位置,如图所示的无人机在空中处于悬停状态进行拍摄,在无风无雨的理想情况下,下列说法正确的是( )
A.无人机所受重力和无人机对空气向下的推力为一对平衡力
B.无人机所受重力和空气对无人机向上的推力为一对平衡力
C.无人机所受重力和空气对无人机向上的推力为一对相互作用力
D.无人机对空气向下的推力小于空气对无人机向上的推力
【答案】B
【详解】A.无人机所受重力和无人机对空气向下推力方向均向下,不符合二力平衡的条件,所以不是一对平衡力,故A错误;
BC.无人机在重力和空气对其向上的推力二力大小相等,方向相反,作用在同一直线上,作用在同一物体上(无人机),因此是一对平衡力,故B正确,C错误;
D.无人机对空气向下的推力和空气对无人机向上的升力为一对作用力和反作用力,所以大小相等,故D错误。
故选B。
30.如下图所示,一个物体受到同一直线上的三个力作用,这三个力的大小分别为。这三个力的合力大小和方向分别是( )
A.20N,向左 B.6N,向右 C.6N,向左 D.2N,向左
【答案】D
【详解】由图可知,F1、F2这两个力的合力为
F=F1+F2=7N+4N=11N
方向向左;F1、F2两个力的合力F与F3方向相反,故合力为
F′=F-F3=11N-9N=2N
方向向左;故这三个力的合力大小为2N,方向向左。故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
31.重力为G的雪花从空中加速飘落的过程中,若雪花所受阻力为f,则雪花所受力的合力的大小和方向分别为( )
A. 竖直向上 B. 竖直向上
C. 竖直向下 D. 竖直向下
【答案】C
【详解】重为G的雪花从空中加速飘落的过程中,向下运动,阻力f方向向上,重力方向竖直向下,两者方向相反,故合力大小为G-f,合力方向竖直向下。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
32.如图所示,作用在小车上沿同一直线的两个力F1和F2,F1=120N,F2=50N,则它们的合力为( )
A.170N,方向与F1相同 B.170N,方向与F2相同
C.70N,方向与F1相同 D.70N,方向与F2相同
【答案】C
【详解】由图可知,二力方向相反,它们的合力为
方向与较大的力相同,即与F1相同,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
33.如图,A、B两个物体叠放在水平面上,同时用力F₁、F₂分别作用于A、B两个物体上,A、B始终静止,其中力F₁=3N,方向水平向左,力F₂=5N,方向水平向右,下列正确的是( )
A.A和B之间的摩擦力为0
B.地面对B的摩擦力为2N,方向水平向左
C.B对A的摩擦力为5N,方向水平向右
D.地面对B的摩擦力为5N,方向水平向左
【答案】B
【详解】A.物体A处于静止状态,A受到向左的拉力,大小为3N,则物体A应受到物体B施加的向右的摩擦力,大小为3N,故A错误;
C.物体间力的作用是相互的,B对A的摩擦力为3N,方向水平向右;B上表面受到A的摩擦力水平向左,大小也是3N,故C错误;
BD.把AB看做整体,物体AB处于静止状态,水平方向上受到水平向左的力F₁=3N,水平向右的力F₂=5N,物体要处于平衡状态,则AB还应受到地面的摩擦力,摩擦力的大小
地面对B的摩擦力为2N,方向与F2的方向相反,水平向左;故D错误,B正确。
故选B。
34.如图所示玩具车上系了一只氢气球,静止在光滑的水平地面上,此时玩具车受到的重力与地面对玩具车的支持力 (选填“平衡”或“不平衡”);一阵风吹来,玩具车开始运动,一段时间后玩具车匀速直线向右运动,此时细绳 (选填“向左倾斜”、“向右倾斜”或“保持竖直”)。
【答案】 不平衡 保持竖直
【详解】[1]玩具车在竖直向下的重力、竖直向上的地面的支持力、竖直向上的气球的拉力作用在竖直方向静止,则此时玩具车受到的重力与地面对玩具车的支持力大小不相等,不是平衡力。
[2]一阵风吹来,玩具车开始运动,一段时间后玩具车匀速直线向右运动,若此时细绳是倾斜的,则细绳对玩具车由斜向上的拉力,由于水平面光滑,玩具车不受摩擦力,玩具车不可能受力平衡,不可能做匀速直线运动,因此此时细绳保持竖直。
35.天眼FAST 调试组研制了“微重力蜘蛛人系统”,用充有氦气的气球将作业人员吊起,减小作业人员对反射面板的压力,形成“微重力”效果,使得作业人员能够到达反射面板任意地方执行巡检和维护作业,如图所示,当作业人员静止在反射面板上时,反射面板对人的支持力和人的重力 (选填“是”或“不是”)一对平衡力,人所受的合力为 N。
【答案】 不是 0
【详解】[1]当人静止在反射面板上时,会受到氦气球对人向上的浮力,所以人受到的支持力和重力不相等,可以判断反射面板对人的支持力和人的重力不是一对平衡力。
[2]当作业人员静止在反射面板上时,他们所受到的各个力的作用效果相互抵消,因此人所受的合力为零,即合力为0N。
36.在如图所示的“探究二力平衡的条件”实验中:
(1)把小车放在较为 (选填“光滑”或“粗糙”)的水平桌面上,分别向两边的盘里加不同质量的砝码,目的是为了探究二力平衡的两个力是否需要 ;该操作中让两边砝码质量不等,下列也用到类似方法的实验有 (选填数字)(①研究串联电路中电流的特点;②探究水沸腾时需要吸热;③用弹簧测力计测量滑动摩擦力;④探究入射光线、反射光线和法线在同一平面内);
(2)保持两盘中砝码的质量相等,把小车在水平桌面上扭转一个角度,使拉力F1、F2不在同一直线上,放开手时,观察到小车发生转动,说明作用在同一辆小车上的彼此平衡的两个力一定作用在 上。
【答案】 光滑 大小相等 ②④ 同一条直线
【详解】(1)[1]在做该实验时,为了防止摩擦力对实验造成影响,所以实验时,应将小车放在光滑的水平桌面上。
[2]实验中,向两边的盘里加不同质量的砝码,即其他因素一定时,相当于只改变对小车的拉力大小,这是为了探究二力平衡的两个力是否需要大小相等,通过观察小车的运动状态,我们可以判断两个力是否平衡。
[3]该操作中让两边砝码质量不等,是运用控制变量法来探究问题的;
①研究串联电路中电流的特点的实验中,通常会采用多个不同规格的小灯泡进行串联实验,观察并记录通过每个灯泡的电流大小,通过比较这些电流值,再运用归纳法,归纳出串联电路中电流处处相等的结论,故①不符合题意;
②在“研究探究水沸腾时需要吸热”实验中,需要控制水温达到沸点即让水先沸腾,只改变吸热情况,在水沸腾后继续加热,观察水的温度是否持续升高,然后停止加热,观察水的温度是否立即下降,观察水的沸腾情况,这运用了控制变量法,故②符合题意;
③用弹簧测力计测量滑动摩擦力的实验中,由于摩擦力不能直接测量,需要根据二力平衡的原理,间接利用弹簧测力计对物体进行水平方向的匀速直线拉动,让物体所受的滑动摩擦力与弹簧测力计的拉力是一对平衡力,这样通过读出弹簧测力计的示数来得到滑动摩擦力的大小,这运用了转换法,故③不符合题意;
④探究入射光线、反射光线和法线在同一平面内时,我们需要控制入射光线和法线不变,只改变反射光线所在的平面,来观察反射光线是否仍然存在,这个实验都运用了控制变量法,故④符合题意。
故选②④。
(2)[4]保持两盘砝码的质量相等,把小车在水平桌面上扭转一个角度,此时作用在小车的两个拉力不在同一直线上,放开手时,观察到小车发生转动,说明作用在同一辆小车上的彼此平衡的两个力一定作用在一条直线上。
【能力培优】
37.如图甲所示,一磁性板擦静止吸附在黑板上,后对其施加方向始终向上的拉力F,板擦最终向上运动,过程中板擦所受摩擦力f和板擦移动距离s与时间t的关系图像分别如图乙、丙所示,下列说法正确的是( )
A.板擦的重力为1.5N
B.整个过程中拉力F一直增大
C.板擦所受滑动摩擦力的大小为2.5N
D.4-6s内拉力F等于2.5N
【答案】D
【详解】A.由乙图可知:当t=0s时,F=0N,f=1N,板擦受到重力和摩擦力是一对平衡力,则板擦受到重力G=1N,故A错误;
B.由丙图可知:4-6s板擦做匀速直线运动
F=G+f=1N+1.5N=2.5N
(f和G保持不变),则4-6s拉力大小不变,故B错误;
C.由乙图可知:4-6s滑动摩擦力为1.5 N,故C错误;
D.由丙图可知:4-6s板擦做匀速直线运动
F=G+f=1N+1.5N=2.5N
故D正确。
故选D。
38.弹簧测力计分别受到水平向左的F1和水平向右的F2的拉力作用,F1、F2均为3N,弹簧测力计静止时如图所示,下列说法正确的是( )
A.弹簧测力计的示数为0 N
B.弹簧测力计的示数为3 N
C.弹簧测力计的示数为6 N
D.F1、F2是一对相互作用力
【答案】B
【详解】ABC.因为力的作用是相互的,一个力不可能脱离开另一个力而单独存在,两个力分别向两边拉,与一端固定只拉另一端效果是相同的,因此,而只会显示一个力的大小,故AC错误,B正确;
D.因为F1、F2方向相反,都作用在弹簧测力计上且均为3N,所以F1、F2是一对平衡力,不是相互作用力。故D错误。
故选B。
39.如图所示,物体A、B、C的重力均为8N,叠放在水平桌面上。作用于B的水平向右的拉力;作用于C的水平向左的拉力,当这三个物体均处于静止状态时,A和B间的摩擦力为;C和桌面间的摩擦力为,则下列分析正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】①以A为研究对象,由于AB没有相对运动的趋势,故A和B间的摩擦力;
②以三个物体整体为研究对象,根据平衡条件得到,桌面对C的摩擦力与、的合力大小相等、方向相反,即得到
C和桌面间的摩擦力为1N,方向水平向左;故B正确,ACD错误。
故选B。
40.如图甲所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,0~2s内,物体是 (选填“运动”,“静止”)的,当t=1s时,物体受到的摩擦力 N。2s~4s物体加速运动,推力 (选填“大于”、“小于”、“等于”)摩擦力,t=3s时,物体受到的摩擦力为 N,t=5s时,物体受到的摩擦力为 N。
【答案】 静止 2 大于 4 4
【详解】[1][2]由丙图知:0~2s时物体的速度大小为零;则当t=1s时物体处于静止状态,推力和摩擦力大小相等,即摩擦力为2N。
[3]2~4s物体加速运动,合力方向向右,推力大于摩擦力。
[4]由丙图知:4~6s时,物体匀速运动,由乙图知:4~6s内,推力F=4N,由于物体处于平衡状态,受平衡力作用,由平衡条件得
f=F=4N
[5]2~4s物体加速运动时,物体对地面的压力和接触面的粗糙程度不变,则滑动摩擦力不变,为4N。
41.(1)有一个小汽车重力是1200N,受到的牵引力是200N,车在水平面内做匀速直线运动,车受到的阻力是 N,地面对车的支持力是 N,如果把车受到的牵引力撤去,小车的速度将 (选填“变大”、“不变”、“变小”);
(2)吊车以2m/s的速度将1×105N的重物匀速向上提起,这时钢索对重物的拉力是 N;若钢索改为以3m/s的速度使重物匀速下降,此时钢索对重物的拉力大小是 N,方向 。当钢丝绳拉着物体静止时,绳对物体的拉力是 N。
【答案】 200 1200 变小 1×105 1×105 竖直向上 1×105
【详解】(1)[1]小车在水平方向上做匀速直线运动,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,大小相等,因此阻力大小等于牵引力的大小,为200N;
[2]在竖直方向上,受到的重力和支持力是一对平衡力,大小相等,因此支持力大小等于重力的大小,为1200N;
[3]车受到的牵引突然撤去后,受到的牵引力为零,但是还受到阻力的作用,因此车做减速运动。
(2)[4]吊车以2m/s的速度将重物1×105N匀速向上提起,重物做匀速直线运动,受到竖直向下的重力和竖直向上的拉力作用,拉力和重力是平衡力,大小相等,所以拉力大小是1×105N;
[5]若钢索改为以3m/s的速度使重物匀速下降,重物做匀速直线运动,受到竖直向下的重力和竖直向上的拉力作用,拉力和重力仍然是平衡力,大小相等,所以拉力大小还是1×105N;
[6][7]当钢丝绳拉着物体静止时,受到竖直向下的重力和竖直向上的拉力作用,拉力和重力仍然是平衡力,大小相等,所以拉力大小还是1×105N。
42.某小组用如图所示装置探究“二力平衡的条件”,每个钩码质量均为50g。
(1)如图甲所示,小明同学在左边和右边各挂一个钩码,这时木块保持静止,说明相互平衡的两个力大小 ,方向 。细心的小明在实验时发现,若如图乙左边挂一个钩码,右边挂两个钩码时,木块仍然保持静止状态。经过讨论,同学们发现产生这一现象的原因是 ,这时木块在水平方向受到的力 (选填“平衡”或“不平衡”),你判断的依据: 。
(2)经过思考与交流后,实验小组决定改进实验设计,小明同学设计了如图丙所示实验装置,小丽同学设计了如图丁所示实验装置,你认为 (“丙”或“丁”)装置更好,原因是 。
(3)如图丁所示装置中,在左边和右边各挂一个钩码后,将小卡片转动一小角度,松手后,小卡片旋转后又恢复原状,这表明相互平衡的两个力需要作用在 上。
(4)为了探究猜想“只有作用在同一物体上的两个力才能平衡”,如果利用如图丁所示装置进行实验,下一步的操作是 。
【答案】 相等 相反 木块与桌面间存在摩擦力 平衡 木块仍然保持静止状态 丁 可以避免摩擦力对实验的影响 同一直线上 把卡片从中间剪开,观察两卡片的运动情况
【详解】(1)[1][2]如图甲所示,小明同学在左边和右边各挂一个钩码,这时木块保持静止,木块处于平衡状态,水平方向上分别受到左端和右端绳子对它的拉力,两个力是一对平衡力,相互平衡的两个力大小相等,方向相反。
[3]若左边挂一个钩码,右边挂两个钩码即木块两端拉力大小不相等时,木块仍然保持静止状态,这是由于木块和桌面之间存在摩擦力对实验产生了影响。
[4][5]当物体静止时处于平衡状态受到平衡力的作用,这时木块在水平方向受到的力平衡,依据:木块仍然保持静止状态。
(2)[6][7]乙中桌面还是会对小车产生摩擦力,而丙中卡片在水平方向上只受到细线的拉力,没有受到其他的力。故丙装置更科学一些。原因是:可以避免摩擦力对实验的影响。
(3)[8]当将卡片转动一个角度后,细线对卡片的拉力不在同一直线上,此时卡片不能保持静止状态,说明两个相互平衡的力必须作用在一条直线上。
(4)[9]要验证只有作用在一个物体上的两个力才能平衡,根据实验原理,应该将这两个力分别作用在两个物体上,看这两个物体是继续处于平衡状态,故应该把卡片从中间剪开,观察两卡片的运动情况。
43.为了探究静摩擦力作用的相互性,并比较一对相互作用的静摩擦力的大小,某实验小组设计了如图甲所示的实验装置,整个装置放在水平桌面上,其中A、B两木块叠放在一起,两个轻质弹簧测力计C、D的一端与两木块相连,另一端固定在铁架台E、F上。后来经过讨论,完善了实验装置,如图乙所示。
(1)在理想情况下,B对A的静摩擦力的大小等于弹簧测力计 的示数。(填“C”或“D”)
(2)在B下面放细圆木条的目的是 。
(3)实验中需向右缓慢移动铁架台F,在此过程中,应使A、B保持相对 (填“运动”或“静止”),整个装置静止后,读取两个弹簧测力计的示数F1、F2。
(4)分析两个弹簧测力计的示数F1、F2,若 ,则静摩擦力的作用是相互的,且一对相互作用的静摩擦力大小相等。
【答案】 D 用滚动代替滑动,减小桌面对B的摩擦力对实验造成的影响 静止 F1=F2
【详解】(1)[1]A受弹簧测力计D的拉力和B对A的摩擦力,在A静止时,这两个力是一对平衡力,故B对A的静摩擦力的大小等于弹簧测力计D的示数。
(2)[2]在B下面放细圆木条的目的是用滚动代替滑动,减小桌面对B的摩擦力,减小因桌面的摩擦力对实验造成的影响.在A 上放钩码的目的是增大压力从而增大摩擦力。
(3)[3]本实验是为了探究静摩擦力作用的相互性,并比较一对相互作用的静摩擦力的大小,故实验中需向右缓慢移动铁架台F,在此过程中,应使A、B保持相对静止,使A、B之间的摩擦是静摩擦。整个装置静止后,读取两个弹簧测力计的示数F1、F2。
(4)[4]分析实验数据,若F1=F2,则两者之间静摩擦力是相互作用的,且一对相互作用的静摩擦力大小相等。
44.如图甲所示,这是小明探究二力平衡条件时的实验情景。
(1)小明将系于小卡片(重力可忽略不计)两端的线分别跨过左右支架上的滑轮,在线的两端挂上钩码,使作用在小卡片上的两个拉力方向 (选填“相同”或“不相同”),再在两线另一端分别都挂上1个、2个、3个钩码,卡片都能平衡,由此 (能/不能)得出使物体平衡的两个力必须大小相等;
(2)当小卡片平衡时,小明将小卡片转过一个角度,松手时小卡片 (选填“能”或“不能”)平衡,由此实验步骤可知只有作用在 的两个力才能平衡;
(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在图甲所示情况下,小明下一步操作是 ;
(4)在探究同一问题时,小华将木块放在水平桌面上,设计了图乙所示的实验,同学们认为小明的实验装置优于小华。其主要原因是 ;
A.可减少摩擦力对实验的影响 B.小卡片是比较容易获取的材料
C.容易让小车在水平方向保持平衡 D.小卡片容易扭转
(5)小华在做实验时,左右支架上装配两个滑轮时没有安装在相同的高度,如图丙所示,你认为小丽的装置 进行实验(选填“能”或“不能”);
(6)几位同学完成实验后又对图乙实验的仪器进行研究,他们发现当在左盘中放100g的砝码,右盘中放200g的砝码时,物块M恰好向右匀速直线运动,现保持两盘中原有的砝码不变、要使物块M向左匀速直线运动,应在 盘(选填“左”或“右”)再加 g的砝码。
【答案】 不相同 不能 不能 同一直线上 将卡片剪成两半 A 能 左 200
【详解】(1)[1]在线的两端挂上钩码,两端的钩码通过线对卡片有力的作用,即为拉力,作用在小卡片上的两个拉力方向不相同。
[2]两线另一端分别都挂上1个、2个、3个钩码,卡片都能平衡,不能说明二力平衡时大小相等,必须要验证当物体两边受力不相等时,就不能静止时,才能做出判断,结论才具有普遍性。
(2)[3][4]小明将小卡片扭转过一个角度,两个拉力不在同一直线上,则松手后小卡片不能平衡,设计此实验步骤的目的是为了说明:二力平衡的条件之一是两个力作用在同一直线上。
(3)[5]为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在图甲所示情况下,小明下一步操作是将小卡片从中间剪开(即将卡片剪成两半),观察卡片能否继续保持平衡。
(4)[6]木块放在水平桌面上,钩码拉动木块时有摩擦力;换成纸片后,在水平方向上没有摩擦力;所以可减少摩擦力对实验的影响的小明的方案优于小华的方案,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
(5)[7]小丽在做实验时,左右支架上装配两个滑轮时没有安装在相同的高度,但两个力也满足二力平衡的条件的,也能完成该实验。
(6)[8][9]当在左盘中放100g的砝码、右盘中放200g的砝码时,物块可以向右做匀速直线运动,这时物块受到左右两端钩码重力产生的拉力外,还受到向左的滑动摩擦力,即
f+G左=G右
即
f+0.1kg×10N/kg=0.2kg×10N/kg
解得滑动摩擦力为f=1N。现保持两盘中原有的砝码不变、要使物块M向左匀速直线运动,即这时物块受到左右两端钩码重力产生的拉力外,还受到向右的滑动摩擦力,由于木块对水平面的压力和接触面的粗糙程度不变,所以摩擦力的大小不变,故有
0.1kg×10N/kg+m加×10N/kg=1N+0.2kg×10N/kg
解得
m加=0.2kg=200g
所以应在左盘再加200g的砝码。
45.如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。
(1)小华将系于小卡片两对角的线分别跨过左右支架上的滑轮,在线的两端挂上钩码,使作用在小卡片上的两个拉力方向 ,并通过调整 来改变拉力的大小;
(2)当小卡片平衡时,小华将卡片 (选填“翻转”或“旋转”)一个角度,松手后小卡不能平衡。设计此实验步骤的目的是为了探究 的两个力能否平衡;
(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在图甲所示情况下,小华下一步的操作是 ;
(4)在探究同一问题时,小明将木块放在水平桌面上,设计了如图乙所示的实验,同学们认为小华的实验优于小明的实验。其主要原因是 (选填字母符号);
A.小卡片容易扭转
B.小卡片是比较容易获取的材料
C.容易让小卡片在水平方向上保持平衡
D.减少摩擦力对实验结果的影响
(5)小华在探究活动结束后想到物体的平衡状态包括静止和匀速直线运动状态,那如何探究物体做匀速直线运动时的二力平衡条件呢?小明提出了自己的实验方案:用弹簧测力计拉着钩码在 (选填“水平方向”、“竖直方向”或“任意方向”)做匀速直线运动,根据观察到弹簧测力计示数 (选填“变大”、“变小”或“不变”)的现象,可以得出结论:物体静止时的二力平衡条件同样适用于物体处于匀速直线运动状态;
(6)利用图丙装置 (选填“能”或“不能”)探究二力平衡的条件;
(7)若将图甲中小卡片换成弹簧测力计,左右两侧各悬挂重1N的钩码,则弹簧测力计示数为 N。
【答案】 相反 钩码个数 旋转 不在同一直线上 将卡片从中间剪开 D 任意方向 不变 能 1
【详解】(1)[1][2]小卡片两端通过滑轮各挂一个钩码,两个钩码由于重力通过绳子对小卡片施加了两个向相反方向的拉力;并通过调整钩码个数来改变拉力的大小。
(2)[3][4]要探究一对平衡力在同一直线上,可将小卡片转过一个角度,使小卡片两端的拉力不在一条直线上,观察小卡片是否平衡。小卡片转过一个角度,小卡片上受到的两个拉力就不在一条直线上,是验证不在同一直线上两个力是否平衡。
(3)[5]为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,用剪刀把小卡片剪成两个更小的卡片,观察两个更小卡片是否平衡。
(4)[6]小华实验用的小卡片重力小,可以忽略,悬在空中不受摩擦力影响;小明实验用的小车放在水平桌面上,小车和桌面之间存在摩擦力,摩擦力是不能消除的,实验要受到摩擦力影响,所以小华的实验方案好,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
(5)[7] [8]因为平衡状态包括静止和匀速直线运动状态,所以只有物体在只受两个力的作用下做匀速直线运动时,二力平衡条件和物体静止时的二力平衡条件就是相同的,弹簧测力计示数也是不变,且做匀速直线运动时任意方向的都适合。
(6)[9]因为左右两侧各通过一个定滑轮,定滑轮的位置虽然不等高,但是当两个力大小相等,方向相反,作用在同一直线上,作用在同一个物体上时,小卡片还是处于静止状态,照样能完成实验。
(7)[10]弹簧测力计测量力的时候都是在静止或匀速直线运动状态下的,静止和匀速直线运动状态是一种平衡状态,受到的就一定是平衡力;弹簧测力计的示数等于挂钩上受到的力,弹簧测力计左右两侧各挂一个重1N的钩码,即弹簧测力计挂钩上受到了1N的拉力,所以弹簧测力计的示数为1N。
46.如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。
(1)实验中(图甲)选择轻质小卡片的目的是减小 对实验的影响;
(2)当小卡片平衡时,小华将卡片旋转一个角度,松手后观察小卡片,设计此实验步骤的目的是为了探究 的两个力能否平衡;
(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在图甲所示情况下,小华下一步的操作是 ;
(4)在探究同一问题时,小明将木块放在水平桌面上,设计了如图乙所示的实验,同学们认为小华的实验优于小明的实验,其主要原因是 ;
A.减少摩擦力对实验结果的影响
B.小书片是比较容易获取的材料
C.容易让小卡片在水平方向上保持平衡
D.小卡片容易扭转
(5)小明同学也对同一问题进行了探究,但他在左右支架上装配两个滑轮时没有安装成相同高度,你认为 (选填“能”或“不能”)用小明的装置进行实验;
(6)图乙中,若左边挂2N的钩码,右边挂5N钩码时,木块保持静止,则此时木块受到的摩擦力是 N,若再在右边增加3N的钩码时,恰好木块向右匀速直线运动,要使木块向左匀速直线运动,则在左边所挂钩码的总重力为 N。
【答案】 重力 不在同一直线 剪开小卡片 A 能 3 14
【详解】(l)[1]小卡片的重力很小,其重力可以忽略不计。
(2)[2]要探究一对平衡力在同一直线上,可将小卡片转过一个角度,便小卡片两端的拉力不在一条直线上,观察小卡片是 否平衡; 小卡片转过一个角度,小卡片上受到的两个拉力就不在一条直线上,是验证不在同一直线上两个力是否平衡。
(3)[3]为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,用剪刀把小卡片剪成两个更小的卡片,观察两个更小卡片是否平衡。
(4)[4]小华实验用的小卡片重力小,可以忽略,是在空中不受摩擦力影响; 小明实验用的小车放在水平桌面上,小车和点面之间存在摩擦力,摩擦力是不能消除的,实验要受到摩擦力影响,所以还 是小华的实验方案好。
故选A。
(5)[5]他在左右支架上装配两个滑轮时没有安装成相同高度但是仍然处于平衡状态,因此不影响实验结果能进行试验。
(6)[6]由题知,左、右两盘中的砝码的重力分别为2N和5N时,物体保持静止,物体受到左右两边拉力外,由于此时物体有向右运动的趋势,所以物体还受到水平向左的摩擦力,物体受到的这三个力为平衡力; 即
F右=F左+f
所以
f=F右-F左=5N-2N=3N
若再在右边增加3N的钩码时,物体恰好向右匀速滑动,此时物体受到水平向左的滑动摩擦力,且物体受到的力是平衡力, 即
F'右=F左+f'
所以此时的摩擦力
f'=F'右-F左=5N+3N-2N=6N
[7] 如果物体要向左匀速滑动,受到的滑动摩擦力水平向右,物体受到的力仍是平衡力,物体A对水平点面的压力和接触面的粗糙程度不变,摩擦力大小不变, 所以左盘中钩码的重力
G=F'右+f'=3N+5N+6N=14N
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6.6 二力平衡
学习目标
课程标准
物理素养
2.2.4 了解同一直线上 的二力合成。知道二力平衡条件。
知识与技能目标:理解二力平衡的概念,会运用二力平衡知识分析物体受力情况和解决简单力学问题。
过程与方法目标:通过实验探究二力平衡条件,学会控制变量法设计实验、观察记录实验现象、分析处理数据,提升科学探究和逻辑思维能力,能从生活实例中抽象出物理模型。
情感态度与价值观:在实验探究和小组讨论中,激发对物理的探索热情,培养严谨科学态度与合作精神,感受物理知识与生活的紧密联系,体会物理之美。
科学能力与创新:能从生活现象中发现二力平衡相关问题并自主探究,尝试运用知识设计创新实验或解决实际问题。
02
思维导图
03
知识梳理
知识点01 二力平衡
1.平衡力:物体在受到几个力的作用时,如果保持静止或匀速直线运动状态,我们就说这几个力平衡。
2.如果物体只受两个力的作用,且处于平衡状态,这种情况叫做二力平衡。
3.平衡状态:物体静止和匀速直线运动状态叫平衡状态。
4.生活中处于平衡状态的例子
静止的物体,物体受到的重力与其受到的另一个力是平衡力。如在桌面上的碗、静止在空中的气球等。
匀速运动的物体,在运动方向上物体受到的力是平衡力。如在路上匀速行驶的汽车、传动带上的物体等。
知识点02 二力平衡的条件
1.作用在同一物体上的两个力,如果大小相等、方向相反,并且在同一条直线上,这两个力就彼此平衡。简单的说就是:同体、等大、反向、共线。
2.对二力平衡的条件的理解:
同物:两个力作用在同一物体上;
等值:两个力大小相等;
反向:两个力方向相反;
共线:两个力在同一直线上。
二力平衡
1.二力平衡的意义:
二力平衡是力的分析的最简单、最基本的情况,若一物体处于二力平衡状态,我们了解了其中一个力,对另一个力也就了如指掌。如图所示,一物体放在水平桌面上,它将受到重力和桌面对它的支持力,物体处于平衡状态。我们知道了物体的重力,根据等大、反向、共线的关系,也就知道了支持力,的大小、方向及作用点。
2.二力平衡的作用效果:
二力平衡的效果不仅使物体保持平衡状态,还使物体发生了形变(只不过有时效果不明显,但形变还是有的,如静止在地面上的物体受重力和地面支持力的作用,发生了微小形变)。因此,两个力并不是完全抵消而没有产生任何力的作用效果。
补充:(1)物体在两平衡力作用下处于平衡状态,若再加一对或多对平衡力,物体将仍然处于平衡状态。(2)平衡力可以通过受力图形象地描绘出来。
3.二力平衡的应用:
(1)用弹簧测力计测量物体所受重力时,就是利用二力平衡条件。
(2)放在桌面上的花瓶受到竖直向下的重力和桌面对他竖直向上的支持力,二力平衡。
(3)悬挂着的吊灯,受到竖直向下的重力和吊线对它竖直向上的拉力,二力平衡。
(4)在水平道路上匀速直线运动的汽车,水平方向受到向前的牵引力和向后的阻力,二力平衡。
(5)在竖直方向,汽车受到向下的重力和路面对它向上的支持力,二力平衡。
04
题型精讲
【题型一】平衡力的应用
平衡力的应用主要是根据二力平衡条件进行相关的计算的分析等。在初中物理中,分为两种情况:一是根据运动状态判断物体的受力情况;二是根据受力情况来判断物体的运动状态。
1.如果物体处于静止或匀速直线运动状态,则可用平衡力的知识判断或求解未知力。根据平衡力判断物体在所要研究的方向上所受力的情况(一般考虑水平方向和竖直方向),最后根据平衡力的知识分析出所求力的情况。
2.如果物体所受的合力为0(受平衡力),则可判断物体处于静止状态或匀速直线运动状态。如果物体所受合力不为0(受非平衡力)。
【例题1】列图分别是用照相机拍摄(每0.1s拍摄一次)的小球在不同运动状态下的照片,其中小球受到平衡力作用的是( )
A.
B.
C.
D.
【对应训练】下列有关力的说法错误的是( )
A.物体受平衡力作用时,一定处于平衡状态
B.两个物体彼此不接触也能产生弹力的作用
C.力是物体对物体的作用,没有物体就没有力的作用
D.力可以使物体形变,也可以改变物体的运动状态
【对应训练】下列情形中,物体运动状态发生改变的是( )
A.绕日公转的地球
B.悬停在100m高空的大疆无人机
C.匀速下落的雨滴
D.平直气垫导轨上匀速运动的滑块
【对应训练】下列运动的物体中,受力平衡的是( )
A.自由下落的苹果 B.加速上升的火箭
C.在水平面做匀速直线运动的木块 D.减速行驶的机车
【题型二】二力平衡的条件
1.一个物体在受到两个相同大小,方向相反,作用在同一物体上,同一直线上的力作用时,如果能保持静止或匀速直线运动状态,我们就说物体处于平衡状态。
两个力同时作用在同一物体同一直线上,如果物体保持静止或匀速直线运动状态,则这两个力对物体运动状态的作用效果相互抵消(合力为0),我们就说这两个力平衡。这就是二力平衡。
2.二力平衡的条件:大小相等;方向相反;二力作用在同一物体上,且在同一条直线上。
二力平衡的条件简单来说就是同体、等大、反向、共线。特别是“同体”和“共线”这个条件往往被初学者遗漏,而造成对二力平衡做出错误判断。
3.平衡力和相互作用力
(1)相同点:大小相等,方向相反,在同一直线上。(2)不同点:平衡力:作用在同一物体上,是两种力;相互作用力:作用在不同物体上,是一种力,同时产生同时消失。
【例题2】在一光滑水平面上,有一个重50N的物体,以2.5m/s的速度匀速直线前进,这个物体受到的水平拉力应是( )
A.12.5N B.50N C.2.5N D.0
【对应训练】如图甲所示,弹簧的一端挂在墙上,一人用5N的力F拉另一端,弹簧伸长了5cm;如图乙所示,两个人分别拉该弹簧的两端,弹簧也伸长了5cm,则和的大小分别为()
A.5 N、5 N B.0、5 N C.5 N、0 D.2.5 N、2.5 N
【对应训练】如图所示,物体A重30N。用的压力将其压在墙上并保持静止。则物体A所受摩擦力的大小是( )
A.20N B.30N C.40N D.50N
0501
强化训练
【基础强化】
1.下列物体处于平衡状态的是( )
A.正在圆形轨道上运动的过山车
B.减速进站的火车
C.加速上升的火箭
D.在平直公路上匀速直线行驶的汽车
2.排球比赛中,跳发球是最具威力的发球方式,其动作要领可简化为“抛球、腾空、击球和落地”四个过程,下列说法中正确的是( )
A.球在空中运动时,受到了非平衡力的作用
B.用手击打排球时,手对排球的作用力与排球对手的作用力是一对平衡力
C.排球被重扣后加速向下运动的过程中,惯性增大
D.把排球竖直向上抛出,到最高点时速度为零,此时排球处于平衡状态
3.下列情境中,物体所受合力为0的是( )
A.减速着陆的战斗机 B.正在拐弯的汽车
C.加速冲刺的运动员 D.静止不动的路人
4.下列情景中,物体处于平衡状态的是( )
A.匀速转动的橡皮 B.自由下落的苹果
C.百米冲刺的同学 D.匀速直线下降的跳伞者
5.如下图所示,质量为0.5kg的字典,静止在水平桌面上。下面能正确表示字典的受力示意图的是(g取)( )
A. B. C. D.
6.下列各图中的两个力,满足二力平衡条件的是( )
A. B. C. D.
7.如图所示,用20N的水平推力F去推一个在水平地面上重为50N的物体,物体静止不动,则物体与地面之间的摩擦力的大小是( )
A.10N B.50N C.40N D.20N
8.如图甲所示的是无人机用绳子吊起重物匀速上升时的情景,此时重物和无人机的受力示意图如图乙所示。下列关于平衡力和相互作用力的判断,正确的是( )
A.和、GB是一组平衡力 B.和GA是一对平衡力
C.和GA是一对相互作用力 D.和是一对相互作用力
9.下列事例中,受平衡力作用的物体是( )
A.抛出后在空中运动的篮球 B.减速进站的火车
C.静止在水面上的轮船 D.加速起飞的飞机
10.如图所示的是探究“二力平衡的条件”实验,小车放在光滑的水平桌面上,两端的轻质细绳绕过定滑轮挂有等重钩码。是小车受到的向左的拉力,是小车受到的向右的拉力,与在同一水平直线上。下列说法不正确的是( )
A.若、大小相等时,小车一定处于平衡状态
B.增减钩码个数,是探究二力大小对小车平衡的影响
C.用手将小车水平扭转,放手后小车的运动状态将保持不变
D.因为桌面光滑可忽略摩擦,小车在水平方向上只受到、作用
11.在“探究二力平衡条件”实验中,将系于轻质小卡片两对角的细线分别斜跨过左右吸在黑板上的滑轮,在细线的两端挂上钩码,如图所示。此时作用在卡片上的两个力大小相等、方向相反。若要证明:“两个力平衡的必要条件之一是必须作用在同一条直线上”,则下列实验操作正确的是( )
A.手扶卡片,在右侧加挂一个钩码,松手
B.手扶卡片,使其竖直向下移动一些,松手
C.手扶卡片,绕其中心在竖直平面旋转,松手
D.手扶卡片,将右侧滑轮竖直向下移动至与左侧滑轮在同一水平线上,松手
12.为研究“二力平衡的条件”,小敏将一块长方形硬纸板在对角的顶点附近各开一个小孔,用细线系住,细线的另一端绕过桌边的滑轮各悬挂一个托盘,盘中各放一个等质量的钩码,如图所示。关于这个实验,下列说法中正确的是( )
A.选择纸片为研究主体是为了避免摩擦力对实验现象的干扰
B.为了使装置更稳定,应选择质量较大的铁片代替硬纸板实验
C.调整两边的钩码数量,是为了研究大小不相等的两个力,能否使物体平衡
D.将硬纸板旋转一个角度后释放,是为了研究方向不相反的两个力,能否使物体平衡
13.如图是“探究二力平衡的条件”的实验装置,若要证明“两个力必须作用在同一条直线上才能平衡”,下列操作正确的是( )
A.将卡片从中间处剪断 B.换用质量更大的卡片
C.在右侧加挂一个钩码 D.将卡片绕其中心旋转
14.如图所示,一只碗放在水平桌面上静止不动,以下两个力是一对平衡力的是( )
A.桌面对碗的支持力和碗对桌面的压力
B.桌面对碗的支持力和碗的重力
C.碗对桌面的压力和碗的重力
D.碗对桌子的压力和地面对桌面的支持力
15.跳远运动的几个阶段如图所示,忽略空气阻力。则运动员( )
A.在最高点没有受到力的作用
B.在助跑阶段惯性越来越大
C.起跳瞬间运动员只受到地面支持力作用
D.落地后坐在沙地上不动,运动员受到的重力和支持力是一对平衡力
16.下列属于一对平衡力的是( )
A.背书包时,书包受到的重力和书包对肩膀的压力
B.手压弹簧的力和弹簧对手的弹力
C.人推墙的力和墙受到的人的推力
D.风扇受到的重力和天花板对风扇的拉力
17.中国高铁以快速、平稳、舒适为世界所称道,如图所示,在水平匀速行驶的高铁上,一枚硬币稳稳的立在窗台上,下列说法正确的是( )
A.硬币受到的重力与它对窗台的压力是一对平衡力
B.硬币对窗台的压力和窗台对硬币的支持力是一对平衡力
C.硬币受到的重力和窗台对它的支持力是一对平衡力
D.硬币相对于地面是静止的
18.用50牛顿的水平力F,把质量为2千克的物体A压在竖直的墙壁上,如图所示,这时若物体A刚好沿墙面匀速下滑,则A物体受到摩擦力的大小及墙面受到的压力为( )
A.50牛 19.6牛 B.50牛 0牛
C.19.6牛 50牛 D.0牛 0牛
19.用轻质的弹簧测力计测量一个钩码的重力,弹簧测力计与钩码均保持静止状态。钩码和弹簧测力计的受力示意图,如图所示。下列说法正确的是( )
A.F1与 G 是一对相互作用力 B.F1与F2是一对平衡力
C.F1与F3是一对相互作用力 D.F2和F3是一对平衡力
20.如图所示,老师用质量为M的磁体将质量为m的纸片压在磁吸白板上静止,关于纸片所受的摩擦力,下列说法正确的是( )
A.磁体对它有向上的摩擦力
B.白板对它有向下的摩擦力
C.磁体对它的摩擦力大小为mg
D.白板对它的摩擦力大小为
21.如图所示,小刚同学用水平推力推静止在平直公路上的汽车,没有推动。下列说法正确的是( )
A.因为汽车静止,失去了惯性,所以汽车未被推动
B.汽车所受的重力与对地面的压力是一对相互作用力
C.因为推力小于汽车所受的阻力,所以汽车未被推动
D.虽然汽车未被推动,但推力等于汽车所受的阻力
22.如图是世界杯足球比赛过程中运动员踢足球的情景,下列分析正确的是( )
A.踢足球时,球对脚没有作用力 B.足球在空中飞行时不再受到脚的作用力
C.足球在空中继续运动是由于受惯性的作用 D.脚对足球的力和足球的重力是一对平衡力
23.如图是震惊了海外媒体的中国快递“黑科技”﹣﹣智能快递分拣机器人。派件员将包裹放在机器人的水平托盘上后,机器人通过扫码读取目的地信息,并生成最优路线,将不同目的地的包裹送至不同的位置,从而实现包裹的分拣功能。关于机器人下列说法正确的是( )
A.包裹随着机器人一起做匀速直线运动时,包裹运动状态改变
B.机器人停下来后,包裹会向前滑动是因为包裹受到惯性的作用
C.包裹对机器人的压力和水平地面对机器人支持力是一对平衡力
D.机器人对地面的压力与地面对机器人的支持力是一对相互作用力
24.头顶瓷坛是中国传统的杂技节目,如图所示是杂技演员头顶瓷坛保持静止时的情景,下列说法正确的是( )
A.演员对瓷坛的支持力和瓷坛的重力是一对平衡力
B.演员的重力和地面对演员的支持力是一对平衡力
C.演员的重力和地面对演员的支持力是一对相互作用力
D.瓷坛的重力和瓷坛对演员的压力是一对相互作用力
25.2024年3月10日,在第46个植树节即将到来之际,一个沉痛的消息传来:“时代楷模”、副军职退休干部、河北省军区原副司令员张连印同志因病医治无效逝世,享年80岁。张连印(1945年1月—2024年3月10日),男,汉族,山西左云张家场人,退休之后掏出全部积蓄在老家的荒山上植树,20年来,共植树1.8万余亩栽种205万余株,被誉为“当代愚公”“绿化将军”“新时代的甘祖昌”“穿军装的杨善洲”,为广大党员领导干部作出了光辉榜样。下图是老将军植树时抱着树苗的情景,下列说法正确的是( )
A.张将军对地面的压力和地面对将军的支持力是一对平衡力
B.将军所受的重力和地面对将军的支持力是一对平衡力
C.张将军对地面的压力和地面对将军的支持力是一对相互作用力
D.树苗对将军的压力和将军对树苗支持力是一对平衡力
26.如图为我国乒乓球冠军向鹏在打球时的图片。下列说法错误的是( )
A.球拍的形状改变,是球对拍的力的作用效果
B.球的运动方向改变,是拍对球的力的作用效果
C.球对拍的作用和拍对球的作用是一对相互作用力
D.球对拍的作用和拍对球的作用是一对平衡力
【素养提升】
27.如图所示,弹簧测力计及细绳重力不计,砝码重N,静止时弹簧测力计的示数和所受的合力分别为( )
A.25N,0N B.50N,50N C.50N,0N D.100N,0N
28.如图,是北京冬奥会上谷爱凌正在水平雪地上滑雪的场景,下列说法中正确的是( )
A.谷爱凌对雪地的压力和雪地对谷爱凌的支持力是一对平衡力
B.谷爱凌所受的重力和谷爱凌对雪地的压力是一对相互作用力
C.谷爱凌所受的重力和滑雪板对谷爱凌的支持力是一对平衡力
D.谷爱凌所受的重力和滑雪板对谷爱凌的支持力是一对相互作用力
29.我国的无人机在世界已经处于遥遥领先的位置,如图所示的无人机在空中处于悬停状态进行拍摄,在无风无雨的理想情况下,下列说法正确的是( )
A.无人机所受重力和无人机对空气向下的推力为一对平衡力
B.无人机所受重力和空气对无人机向上的推力为一对平衡力
C.无人机所受重力和空气对无人机向上的推力为一对相互作用力
D.无人机对空气向下的推力小于空气对无人机向上的推力
30.如下图所示,一个物体受到同一直线上的三个力作用,这三个力的大小分别为。这三个力的合力大小和方向分别是( )
A.20N,向左 B.6N,向右 C.6N,向左 D.2N,向左
31.重力为G的雪花从空中加速飘落的过程中,若雪花所受阻力为f,则雪花所受力的合力的大小和方向分别为( )
A. 竖直向上 B. 竖直向上
C. 竖直向下 D. 竖直向下
32.如图所示,作用在小车上沿同一直线的两个力F1和F2,F1=120N,F2=50N,则它们的合力为( )
A.170N,方向与F1相同 B.170N,方向与F2相同
C.70N,方向与F1相同 D.70N,方向与F2相同
33.如图,A、B两个物体叠放在水平面上,同时用力F₁、F₂分别作用于A、B两个物体上,A、B始终静止,其中力F₁=3N,方向水平向左,力F₂=5N,方向水平向右,下列正确的是( )
A.A和B之间的摩擦力为0
B.地面对B的摩擦力为2N,方向水平向左
C.B对A的摩擦力为5N,方向水平向右
D.地面对B的摩擦力为5N,方向水平向左
34.如图所示玩具车上系了一只氢气球,静止在光滑的水平地面上,此时玩具车受到的重力与地面对玩具车的支持力 (选填“平衡”或“不平衡”);一阵风吹来,玩具车开始运动,一段时间后玩具车匀速直线向右运动,此时细绳 (选填“向左倾斜”、“向右倾斜”或“保持竖直”)。
35.天眼FAST 调试组研制了“微重力蜘蛛人系统”,用充有氦气的气球将作业人员吊起,减小作业人员对反射面板的压力,形成“微重力”效果,使得作业人员能够到达反射面板任意地方执行巡检和维护作业,如图所示,当作业人员静止在反射面板上时,反射面板对人的支持力和人的重力 (选填“是”或“不是”)一对平衡力,人所受的合力为 N。
36.在如图所示的“探究二力平衡的条件”实验中:
(1)把小车放在较为 (选填“光滑”或“粗糙”)的水平桌面上,分别向两边的盘里加不同质量的砝码,目的是为了探究二力平衡的两个力是否需要 ;该操作中让两边砝码质量不等,下列也用到类似方法的实验有 (选填数字)(①研究串联电路中电流的特点;②探究水沸腾时需要吸热;③用弹簧测力计测量滑动摩擦力;④探究入射光线、反射光线和法线在同一平面内);
(2)保持两盘中砝码的质量相等,把小车在水平桌面上扭转一个角度,使拉力F1、F2不在同一直线上,放开手时,观察到小车发生转动,说明作用在同一辆小车上的彼此平衡的两个力一定作用在 上。
【能力培优】
37.如图甲所示,一磁性板擦静止吸附在黑板上,后对其施加方向始终向上的拉力F,板擦最终向上运动,过程中板擦所受摩擦力f和板擦移动距离s与时间t的关系图像分别如图乙、丙所示,下列说法正确的是( )
A.板擦的重力为1.5N
B.整个过程中拉力F一直增大
C.板擦所受滑动摩擦力的大小为2.5N
D.4-6s内拉力F等于2.5N
38.弹簧测力计分别受到水平向左的F1和水平向右的F2的拉力作用,F1、F2均为3N,弹簧测力计静止时如图所示,下列说法正确的是( )
A.弹簧测力计的示数为0 N
B.弹簧测力计的示数为3 N
C.弹簧测力计的示数为6 N
D.F1、F2是一对相互作用力
39.如图所示,物体A、B、C的重力均为8N,叠放在水平桌面上。作用于B的水平向右的拉力;作用于C的水平向左的拉力,当这三个物体均处于静止状态时,A和B间的摩擦力为;C和桌面间的摩擦力为,则下列分析正确的是( )
A. B.
C. D.
40.如图甲所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,0~2s内,物体是 (选填“运动”,“静止”)的,当t=1s时,物体受到的摩擦力 N。2s~4s物体加速运动,推力 (选填“大于”、“小于”、“等于”)摩擦力,t=3s时,物体受到的摩擦力为 N,t=5s时,物体受到的摩擦力为 N。
41.(1)有一个小汽车重力是1200N,受到的牵引力是200N,车在水平面内做匀速直线运动,车受到的阻力是 N,地面对车的支持力是 N,如果把车受到的牵引力撤去,小车的速度将 (选填“变大”、“不变”、“变小”);
(2)吊车以2m/s的速度将1×105N的重物匀速向上提起,这时钢索对重物的拉力是 N;若钢索改为以3m/s的速度使重物匀速下降,此时钢索对重物的拉力大小是 N,方向 。当钢丝绳拉着物体静止时,绳对物体的拉力是 N。
42.某小组用如图所示装置探究“二力平衡的条件”,每个钩码质量均为50g。
(1)如图甲所示,小明同学在左边和右边各挂一个钩码,这时木块保持静止,说明相互平衡的两个力大小 ,方向 。细心的小明在实验时发现,若如图乙左边挂一个钩码,右边挂两个钩码时,木块仍然保持静止状态。经过讨论,同学们发现产生这一现象的原因是 ,这时木块在水平方向受到的力 (选填“平衡”或“不平衡”),你判断的依据: 。
(2)经过思考与交流后,实验小组决定改进实验设计,小明同学设计了如图丙所示实验装置,小丽同学设计了如图丁所示实验装置,你认为 (“丙”或“丁”)装置更好,原因是 。
(3)如图丁所示装置中,在左边和右边各挂一个钩码后,将小卡片转动一小角度,松手后,小卡片旋转后又恢复原状,这表明相互平衡的两个力需要作用在 上。
(4)为了探究猜想“只有作用在同一物体上的两个力才能平衡”,如果利用如图丁所示装置进行实验,下一步的操作是 。
43.为了探究静摩擦力作用的相互性,并比较一对相互作用的静摩擦力的大小,某实验小组设计了如图甲所示的实验装置,整个装置放在水平桌面上,其中A、B两木块叠放在一起,两个轻质弹簧测力计C、D的一端与两木块相连,另一端固定在铁架台E、F上。后来经过讨论,完善了实验装置,如图乙所示。
(1)在理想情况下,B对A的静摩擦力的大小等于弹簧测力计 的示数。(填“C”或“D”)
(2)在B下面放细圆木条的目的是 。
(3)实验中需向右缓慢移动铁架台F,在此过程中,应使A、B保持相对 (填“运动”或“静止”),整个装置静止后,读取两个弹簧测力计的示数F1、F2。
(4)分析两个弹簧测力计的示数F1、F2,若 ,则静摩擦力的作用是相互的,且一对相互作用的静摩擦力大小相等。
44.如图甲所示,这是小明探究二力平衡条件时的实验情景。
(1)小明将系于小卡片(重力可忽略不计)两端的线分别跨过左右支架上的滑轮,在线的两端挂上钩码,使作用在小卡片上的两个拉力方向 (选填“相同”或“不相同”),再在两线另一端分别都挂上1个、2个、3个钩码,卡片都能平衡,由此 (能/不能)得出使物体平衡的两个力必须大小相等;
(2)当小卡片平衡时,小明将小卡片转过一个角度,松手时小卡片 (选填“能”或“不能”)平衡,由此实验步骤可知只有作用在 的两个力才能平衡;
(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在图甲所示情况下,小明下一步操作是 ;
(4)在探究同一问题时,小华将木块放在水平桌面上,设计了图乙所示的实验,同学们认为小明的实验装置优于小华。其主要原因是 ;
A.可减少摩擦力对实验的影响 B.小卡片是比较容易获取的材料
C.容易让小车在水平方向保持平衡 D.小卡片容易扭转
(5)小华在做实验时,左右支架上装配两个滑轮时没有安装在相同的高度,如图丙所示,你认为小丽的装置 进行实验(选填“能”或“不能”);
(6)几位同学完成实验后又对图乙实验的仪器进行研究,他们发现当在左盘中放100g的砝码,右盘中放200g的砝码时,物块M恰好向右匀速直线运动,现保持两盘中原有的砝码不变、要使物块M向左匀速直线运动,应在 盘(选填“左”或“右”)再加 g的砝码。
45.如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。
(1)小华将系于小卡片两对角的线分别跨过左右支架上的滑轮,在线的两端挂上钩码,使作用在小卡片上的两个拉力方向 ,并通过调整 来改变拉力的大小;
(2)当小卡片平衡时,小华将卡片 (选填“翻转”或“旋转”)一个角度,松手后小卡不能平衡。设计此实验步骤的目的是为了探究 的两个力能否平衡;
(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在图甲所示情况下,小华下一步的操作是 ;
(4)在探究同一问题时,小明将木块放在水平桌面上,设计了如图乙所示的实验,同学们认为小华的实验优于小明的实验。其主要原因是 (选填字母符号);
A.小卡片容易扭转
B.小卡片是比较容易获取的材料
C.容易让小卡片在水平方向上保持平衡
D.减少摩擦力对实验结果的影响
(5)小华在探究活动结束后想到物体的平衡状态包括静止和匀速直线运动状态,那如何探究物体做匀速直线运动时的二力平衡条件呢?小明提出了自己的实验方案:用弹簧测力计拉着钩码在 (选填“水平方向”、“竖直方向”或“任意方向”)做匀速直线运动,根据观察到弹簧测力计示数 (选填“变大”、“变小”或“不变”)的现象,可以得出结论:物体静止时的二力平衡条件同样适用于物体处于匀速直线运动状态;
(6)利用图丙装置 (选填“能”或“不能”)探究二力平衡的条件;
(7)若将图甲中小卡片换成弹簧测力计,左右两侧各悬挂重1N的钩码,则弹簧测力计示数为 N。
46.如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。
(1)实验中(图甲)选择轻质小卡片的目的是减小 对实验的影响;
(2)当小卡片平衡时,小华将卡片旋转一个角度,松手后观察小卡片,设计此实验步骤的目的是为了探究 的两个力能否平衡;
(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在图甲所示情况下,小华下一步的操作是 ;
(4)在探究同一问题时,小明将木块放在水平桌面上,设计了如图乙所示的实验,同学们认为小华的实验优于小明的实验,其主要原因是 ;
A.减少摩擦力对实验结果的影响
B.小书片是比较容易获取的材料
C.容易让小卡片在水平方向上保持平衡
D.小卡片容易扭转
(5)小明同学也对同一问题进行了探究,但他在左右支架上装配两个滑轮时没有安装成相同高度,你认为 (选填“能”或“不能”)用小明的装置进行实验;
(6)图乙中,若左边挂2N的钩码,右边挂5N钩码时,木块保持静止,则此时木块受到的摩擦力是 N,若再在右边增加3N的钩码时,恰好木块向右匀速直线运动,要使木块向左匀速直线运动,则在左边所挂钩码的总重力为 N。
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