内容正文:
8.2 二力平衡
基础训练
知识点一 平衡力和平衡状态
1.下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.
2.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
知识点二 二力平衡的条件
3.如图,在“探究二力平衡的条件”实验中,下列说法正确的是( )
A.实验时要使小车保持匀速直线运动状态
B.桌面保持水平的目的是为了避免小车重力对实验产生影响
C.托盘中放置的砝码质量越小,对实验结果影响越小
D.把小车扭转一个角度是为了探究两个力是否作用在一个物体上
4.小宁用如图所示的实验装置“探究二力平衡的条件”。
(1)如图甲所示,左边用细线挂一个钩码,右边用细线挂两个钩码时,木块仍然保持静止,这时木块在水平方向受到的力 (选填“平衡”或“不平衡”);
(2)小宁重新设计了如图乙所示的改进装置,目的是减小 对小车平衡的影响,小车所受拉力F3的施力物体是 ;
(3)实验时,将小车扭转一个角度,松手瞬间小车不平衡,说明相互平衡的两个力作用在 ;
(4)继续对这一问题进行探究:如图丙所示,将系于轻质卡片两端的细线分别跨过高度不同的定滑轮,细线两端分别挂上钩码,该装置 (选填“能”或“不能”)探究二力平衡的条件;
(5)在图丙中,为了说明平衡的两个力要作用在同一个物体上,接下来应该怎么做? 。
知识点三 平衡力与相互作用力
5.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
6.如图所示,无风时,站在树枝上的小蚂蚁托着果实恰好静止,此时果实对蚂蚁的压力和蚂蚁对果实的支持力是一对 ,果实受到重力和蚂蚁对果实的支持力是一对 。(均选填“平衡力”或“相互作用力”)
知识点四 二力平衡的应用
7.如图所示,是一辆静止在水平面的小车,在其支架的杆上固定一个质量为m的小球,关于杆对小球的作用力的描述,下列说法正确的是( )
A.力的方向竖直向上,大小为mg
B.力的方向沿杆向上,大小为2mg
C.力的方向垂直于杆向上,大小为mg
D.力的方向沿杆和竖直方向之间的某一点方向上,大小为mg
8.为记录运动会中精彩的瞬间,学校邀请摄影师携带无人机进行航拍。如图,无人机匀速上升、空中悬停、匀速下降阶段受到的升力分别为F1、F2、F3,不计空气阻力,则( )
A.F1>F2>F3 B.F1<F2<F3 C.F1=F2=F3 D.F1=F3>F2
9.空中匀速下降的两只降落伞,其总质量相等,甲的速度是2m/s,乙的速度是5m/s,所受阻力f甲、f乙之比是( )
A.1∶1 B.5∶2
C.5∶3 D.2∶5
10.如图甲是商场里常用的垂直电梯和自动扶梯,图乙记录了小强乘坐电梯的s-t图像。由图乙知,小强乘坐的电梯做的是 (选填“匀”或“变”)速运动,此时他搭乘垂直电梯受到的支持力 搭乘自动扶梯受到的支持力(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
能力提升
11.如图所示,物体A、B间用轻弹簧连接(不计弹簧自重),A物体的重力为6N,B物体的重力为8N。用竖直向上大小为10N的力F提着物体A,当A静止时,物体B对地面的压力为( )
A.12N B.8N C.4N D.2N
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8.2 二力平衡
基础训练
知识点一 平衡力和平衡状态
1.下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。
2.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。
知识点二 二力平衡的条件
3.如图,在“探究二力平衡的条件”实验中,下列说法正确的是( )
A.实验时要使小车保持匀速直线运动状态
B.桌面保持水平的目的是为了避免小车重力对实验产生影响
C.托盘中放置的砝码质量越小,对实验结果影响越小
D.把小车扭转一个角度是为了探究两个力是否作用在一个物体上
【答案】B
【详解】A.若使小车保持匀速直线运动状态,操作难度很大,实验时要使小车保持静止状态,故A错误;
B.桌面保持水平的目的是为了避免小车重力对实验产生影响,若桌面不水平,小车由于重力会向较低一端滑行,故B正确;
C.托盘中放置的砝码质量越小,对小车的拉力越小,则小车受到的摩擦力越不可忽略不计,对实验结果影响越大,故C错误;
D.把小车扭转一个角度是为了探究相互平衡的两个力是否作用在同一直线上,故D错误。
故选B。
4.小宁用如图所示的实验装置“探究二力平衡的条件”。
(1)如图甲所示,左边用细线挂一个钩码,右边用细线挂两个钩码时,木块仍然保持静止,这时木块在水平方向受到的力 (选填“平衡”或“不平衡”);
(2)小宁重新设计了如图乙所示的改进装置,目的是减小 对小车平衡的影响,小车所受拉力F3的施力物体是 ;
(3)实验时,将小车扭转一个角度,松手瞬间小车不平衡,说明相互平衡的两个力作用在 ;
(4)继续对这一问题进行探究:如图丙所示,将系于轻质卡片两端的细线分别跨过高度不同的定滑轮,细线两端分别挂上钩码,该装置 (选填“能”或“不能”)探究二力平衡的条件;
(5)在图丙中,为了说明平衡的两个力要作用在同一个物体上,接下来应该怎么做? 。
【答案】(1)平衡
(2) 摩擦力 细线
(3)同一直线上
(4)能
(5)将卡片剪开
【详解】(1)图甲中,左、右钩码数不同,木块仍然保持静止,处于平衡状态,这时木块在水平方向上受力平衡。
(2)[1]图乙装置中,将木块换成小车,目的是减小摩擦力对小车平衡的影响。
[2]小车所受拉力F3的施力物体是细线。
(3)实验时,将小车扭转一个角度,松手瞬间小车不能平衡,说明相互平衡的两个力作用在同一直线上。
(4)图丙中,虽然两个定滑轮的高度不同,但定滑轮不能改变力的大小,只改变力的方向,且细线仍可以在一条直线上,因此,该装置能探究二力平衡的条件。
(5)当小卡片平衡时,用剪刀剪断小卡片,由于二力不在同一物体上,所以卡片左右分开,卡片不能保持平衡,由此可以得到的二力平衡的一个条件是二力必须作用在同一物体上。
知识点三 平衡力与相互作用力
5.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。
6.如图所示,无风时,站在树枝上的小蚂蚁托着果实恰好静止,此时果实对蚂蚁的压力和蚂蚁对果实的支持力是一对 ,果实受到重力和蚂蚁对果实的支持力是一对 。(均选填“平衡力”或“相互作用力”)
【答案】 相互作用力 平衡力
【详解】[1]果实对蚂蚁的压力和蚂蚁对果实的支持力,两者大小相等,方向相反,在同一直线上,但二力作用在不同的物体上,因此二力是一对相互作用力。
[2]果实受到的重力和蚂蚁对它的支持力大小相等,方向相反,作用在同一物体上,作用在同一条直线上,是一对平衡力。
知识点四 二力平衡的应用
7.如图所示,是一辆静止在水平面的小车,在其支架的杆上固定一个质量为m的小球,关于杆对小球的作用力的描述,下列说法正确的是( )
A.力的方向竖直向上,大小为mg
B.力的方向沿杆向上,大小为2mg
C.力的方向垂直于杆向上,大小为mg
D.力的方向沿杆和竖直方向之间的某一点方向上,大小为mg
【答案】A
【详解】根据题意和图示可知,小球静止在杆的底端,所以小球处于平衡状态。在竖直方向上,小球受到竖直向下的重力,根据二力平衡的条件可知,必然有一个力来平衡这个重力,所以可以确定杆给小球一个竖直向上的力F,且,故A正确,BCD错误。
故选A。
8.为记录运动会中精彩的瞬间,学校邀请摄影师携带无人机进行航拍。如图,无人机匀速上升、空中悬停、匀速下降阶段受到的升力分别为F1、F2、F3,不计空气阻力,则( )
A.F1>F2>F3 B.F1<F2<F3 C.F1=F2=F3 D.F1=F3>F2
【答案】C
【详解】无人机匀速上升、匀速下降阶段处于匀速直线运动状态,受到的升力和重力是一对平衡力,无人机空中悬停阶段处于静止状态,受到的升力和重力是一对平衡力,重力不变,所以升力相等,即
F1=F2=F3
故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
9.空中匀速下降的两只降落伞,其总质量相等,甲的速度是2m/s,乙的速度是5m/s,所受阻力f甲、f乙之比是( )
A.1∶1 B.5∶2
C.5∶3 D.2∶5
【答案】A
【详解】甲和乙的质量相等,根据G=mg,重力相等,甲以2m/s匀速下降时,阻力和重力是一对平衡力,阻力等于重力,即
f甲=G=mg
乙以5m/s匀速下降时,阻力和重力是一对平衡力,阻力等于重力,即
f乙=G=mg
故甲、乙受到的阻力之比为
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
10.如图甲是商场里常用的垂直电梯和自动扶梯,图乙记录了小强乘坐电梯的s-t图像。由图乙知,小强乘坐的电梯做的是 (选填“匀”或“变”)速运动,此时他搭乘垂直电梯受到的支持力 搭乘自动扶梯受到的支持力(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
【答案】 匀 等于
【详解】[1][2]由图乙可知,路程和时间成正比,所以此时两种情况都是做匀速直线运动;即两种情况都处于平衡状态,所以都受到平衡力的作用,所以两种情况中,小强受到的重力和支持力大小相等、方向相反、作用在一条直线上,即两种情况中电梯对小强的支持力大小都等于重力,所以他搭乘垂直电梯受到的支持力等于搭乘自动扶梯受到的支持力。
能力提升
11.如图所示,物体A、B间用轻弹簧连接(不计弹簧自重),A物体的重力为6N,B物体的重力为8N。用竖直向上大小为10N的力F提着物体A,当A静止时,物体B对地面的压力为( )
A.12N B.8N C.4N D.2N
【答案】C
【详解】把A、B和弹簧看成整体,在竖直方向上,处于静止状态。由受力分析知
F支+F=GA+GB物体B受到地面的支持力为
F支=GA+GB-F=6N+8N-10N=4N物体B对地面的压力与地面对B的支持力是相互作用力,大小相等,所以物体B对地面的压力为
F压=F支=4N故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
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