3.5 二力平衡的条件 同步练习（含解析）

3.5 二力平衡的条件
一、选择题
1．第24届冬奥会将于2022车2月4日至20日在北京市和张家口市联合举行，关于冬奥会的部分比赛项目，下列分析正确的是（　　）
A．被推出的冰壶在水平冰面上滑行时受力平衡
B．短道速滑运动员匀速过弯道时运动状态不变
C．滑雪运动员冲过终点后不能立即停下来是因为受到惯性的作用力
D．冰球运动员向后蹬冰面就会前进，说明物体间力的作用是相互的
2．如图是一只竹蜻蜓静止摆放在一个支柱上，下列说法中正确的是（　　）
A．此时的竹蜻蜓受力不平衡
B．竹蜻蜓受到的重力和支柱对竹蜻蜓的支持力不在同一直线上
C．竹蜻蜓对支柱的压力和支柱对竹蜻蜓的支持力是一对相互作用力
D．若不小心将竹蜻蜓一只翅膀摔断后，竹蜻蜓仍能在如图位置静止
3．新冠疫情期间，社交平台纷纷发起“立扫帚”的挑战赛。如图所示是把扫帚静止立在地面上的受力示意图，下列分析正确的是（　　）
A．扫帚所受重力的方向竖直向下 B．扫帚所受重力方向与质量有关
C．扫帚所受重力大小为10N D．扫帚所受支持力大小为0N
4．如图所示，在竖直平面内用轻质细线悬挂一个小球，将小球拉至A点，使细线处于拉直状态，由静止开始释放小球，不计空气阻力，小球可在A、F、B三点间来回摆动，A和B是最高点，F是最低点．下列说法正确的是（ ）
A．当小球摆到F点时，受到的重力和绳子的拉力二力平衡
B．当小球到达最高点A时撤去一切外力，它将做匀速直线运动
C．当小球摆动到B点时，细线恰好断开，则小球将沿BE方向运动
D．小球到达最低点F时撤去一切外力，由于惯性，它将保持原来的圆周运动
5．如图所示，无人机与货物一起水平向右做匀速直线运动（空气阻力忽略不计），下列关于货物的受力分析正确的是（　　）
A． B． C． D．
6．如图所示为某同学在匀速行驶的高铁上拍摄的始终屹立不动的硬币。下列有关硬币的受力分析错误的是（　　）
A．硬币受到重力、支持力和摩擦力的作用
B．硬币受到的重力和支持力是一对平衡力
C．硬币的重力和硬币对桌面的压力大小相等
D．硬币对桌面的压力和硬币受到的支持力是相互作用力
7．如图所示，在弹簧测力计下挂一物体A和吊篮B，一个人站在篮中，此时，弹簧测力计的读数为700N，当人用100N的力竖直向下拉A时，弹簧测力计的读数为（　　）
A．800N B．600N
C．700N D．条件不足，无法判断
8．端午节划龙舟时，船头的指挥者高高跳起又能稳稳落在原地，是因为（　　）
A．指挥者是由于受到惯性力的作用
B．指挥者向前的速度大于龙舟前进的速度
C．指挥者自身具有惯性
D．指挥者由于受到平衡力的作用
9．如图是探究二力平衡条件实验某环节的示意图（装置中的支撑部分已忽略），放手后塑料片不能保持静止。该环节是为了探究二力平衡需要满足的条件是两个力（　　）
A．方向相反 B．大小相等
C．作用在同一直线上 D．作用在同一物体上
10．小明是篮球运动爱好者，尤其喜欢投篮。小明在投篮时，若不计空气阻力，则下图中表示篮球在空中飞行时的受力图，正确的是（G表示重力，F表示手对球的作用力）（　　）
B．
C． D．
11．图中所受到的两个力是一对平衡力的是（　　）
A． B．
C． D．
12．以下校园体育活动的场景中，有关说法正确的是（　　）
A．引体向上——人拉住单杠静止时，单杠对人的拉力与人的重力平衡
B．排球比赛——将排球向上垫起后，球向上运动过程中，运动状态没变
C．50m测试——人冲过终点时不能立即停下来，是由于受惯性作用
D．掷实心球——若球在最高点时所受外力全部消失，球将竖直下落左右
13．成语“水滴石穿”，比喻力量虽小，但只要坚持，功到自然成。从科学的角度分析：①力改变了石头的形状；②水滴冲击石头时，石头对水滴没有作用力；③水滴加速下落，因为水滴的重力变大；④水滴加速下落过程，受到非平衡力的作用。完全正确的一组是（　　）
A．①③ B．①② C．①④ D．②④
14．如图所示，人随滑板一起做匀速直线运动，以下选项中属于平衡力的是（　　）
A．人受到的重力和人对滑板的压力
B．人对滑板的压力和滑板对人的支持力
C．滑板对人的支持力和人受到的重力
D．滑板的重力和地面对滑板的支持力
15．用手握住矿泉水瓶，保持瓶子在竖直方向静止，下列说法正确的是（　　）
A．手对瓶子的握力越大，瓶子受到的摩擦力越大
B．手对瓶子的摩擦力一定要大于重力，瓶子才不会掉下来
C．把瓶子里的矿泉水倒掉部分后，再保持竖直静止，瓶子受到的摩擦力变小
D．瓶子受到的重力和手对瓶子的压力是一对平衡力
二、填空题
16．我国的“嫦娥工程三期”工程将发射一颗月球无人软着陆器，这个软着陆器不仅要采集月和岩石的样本，还要搭乘返回舱重返地球，若在某段时间内该软着陆器沿斜向上方向作匀速直线运动，如图乙所示。则在这段时间内，在月球表面上观察到着陆器的发动机的喷气方向应该是______________。
17．用大小为10N的水平推力推静止在水平地面上的桌子，但没有推动，桌子受到的摩擦力______（小于/等于/大于）10N。假如运动的物体所受的一切外力同时消失，它将______。
18．研究滑动摩擦力的实验中，每次用弹簧测力计沿水平方向拉一放在水平桌面上的木块，木块的运动状态及弹簧测力计的读数如表所示（每次木块与桌面的接触面相同），由表可知（　　）
实验次数 木块运动状态 弹簧测力计示数（N）
1 静止 0.4
2 静止 0.6
3 加速 0.7
4 匀速 0.5
5 减速 0.3
A．木块受到的滑动摩擦力为0.7N
B．木块受到的滑动摩擦力为0.6N
C．在这五次实验中，木块受到的摩擦力大小有三次是相同的
D．在这五次实验中，木块受到的摩擦力大小每次都是不相同的
19．在实验中经常会出现实验现象与理论的“不配合”，理性思考这些现象有助于提高我们的科学素养。
（1）甲图是研究二力平衡的实验装置，此时小车保持静止。若在右盘中再加入一个较小的砝码，小车理应向右运动，但实际操作时小车往往仍保持静止。你认为出现这种现象的原因是________。
（2）当实验现象与理论之间出现“不配合”时，可取的做法是_________。
A．否定相应的理论
B．放弃实验，直接认同相应的理论
C．查阅资料，了解理论的适用条件
D．分析原因，重新设计实验
20．“北斗圆梦，星耀苍穹”，2020年6月30日，北斗三号卫星导航定位系统组网成功，3颗地球同步轨道卫星全部定位于赤道上空。
（1）这3颗卫星相对于地球是___________。（选填“运动”或“静止”）的；
（2）这3颗卫星所受的力是___________（选填“平衡力”或“非平衡力”）。
21．我国探月工程计划之一是向月球发射月球车。2018年12月8日凌晨，嫦娥四号是用我国的长征三号乙火箭发射的。嫦娥四号的成功发射标志着我国的探月工程又向前迈进了一步。(如图甲所示)
（1）发射月球车的火箭在穿越大气层时速度越来越快，那么火箭受到的推力与自身重力 __(选填“相等”或“不相等”)
（2）火箭上升的作用力来自于______（选填“燃气”或“空气”）
（3）不久的将来,若我国的宇航员登上月球，宇航员完成探月任务后乘火箭离开月球表面，若在某段时间内火箭沿斜向上方向作匀速直线运动，如图乙所示。则在这段时间内，在月球表面上观察到火箭发动机的喷气方向应该是____。（选填“竖直向下”、“火箭运动的反方向”、“水平向左”）
三、探究题
22．如图是研究“滑动摩擦力”的实验。
（1）小金用弹簧秤水平向左拉木块做匀速直线运动，弹簧秤示数如图甲所示。由二力平衡可知，木块受到的滑动摩擦力大小为_________________N。
（2）小王在用同一装置重做小金的实验时，发现弹簧秤示数不稳定，某时刻弹簧秤示数如图乙所示。则此时木块受到的滑动摩擦力为__________________N。
（3）为解决上述问题，小王对实验装置进行了如图丙的改进。他拉着足够长的木板沿水平地面向左运动，读出弹簧秤示数，此时木块受到的滑动摩擦力大小________________（填等于、不等于）弹簧秤示数。
（4）实验后，聪明的小郑认为如果仅比较滑动摩擦力的大小可以不用二力平衡的原理。请你举出一个不用二力平衡原理比较滑动摩擦力大小的例子：___________________。
23．如图甲是小婷同学探究二力平衡条件时的实验情景。
(1)小婷将系于小卡片（重力可忽略不计）两端的细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________，并通过调整钩码的个数来改变拉力的大小；
(2)当小卡片平衡时，小婷将小卡片转过一个角度，松手后小卡片_______（选填“能”或“不能”）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，小婷下一步的操作是：________；
(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，同学们认为小婷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．小卡片容易扭转。
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参考答案
1．D
【详解】
A．冰面光滑但依然有较小的摩擦力，冰壶做减速运动，受力不平衡，故A错误；
B．匀速过弯时，速度不变，但运动方向发生改变，则运动状态发生改变，故B错误；
C．惯性是物体自身的一种性质，应表述为物体具有惯性而不是受到惯性的作用，故C错误；
D．向后蹬，人向前运动，说明人受到向前的力，则说明力的作用是相互的，故D正确。
故选D。
2．C
【详解】
A．竹蜻蜓在支柱上处于静止状态，即处于平衡状态，故A错误。
B．竹蜻蜓的重力和支柱对它的支持力相互平衡，那么二者肯定在同一直线上，故B错误。
C．竹蜻蜓对支柱的压力和支柱对竹蜻蜓的支持力，二者大小相等、方向相反、作用在两个物体上和同一直线上，为一对相互作用力，故C正确。
D．若不小心将竹蜻蜓一只翅膀摔断后，它的重心的位置会发生改变，此时竹蜻蜓不能在如图位置静止，故D错误。
故选C。
3．A
【详解】
A．由重力的方向可知，扫帚所受重力的方向是竖直向下的，故A正确；
B．扫帚所受重力大小与质量有关，重力的方向与质量无关，故B错误；
CD．由图可知，重力和支持力作用点为O点，扫帚静止立在地面上，受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力，二者是一对平衡力，大小相等，均为5N，故CD错误。
故选A。
4．C
【详解】
A．当小球摆到F点时，不是平衡状态，受到的重力和绳子的拉力二力不平衡，故A错误；
B．当小球到达最高点A时处于静止状态，撤去一切外力，它将保持静止，故B错误；
C．当小球摆动到B点时，位置最高，重力势能最大，动能最小，速度为0，如果细线恰好断开，在重力的作用下，小球将沿BE方向运动。故C正确；
D．小球到达最低点F时，重力势能最小，动能最大，速度最大。若撤去一切外力，由于惯性，它将保持原来的速度做匀速直线运动，故D错误。
故选C。
5．B
【详解】
货物在水平方向上做匀速直线运动，由于它和无人机保持相对静止状态，因此在水平方向上它不受绳子的拉力，即水平方向不受力。在竖直方向上保持静止状态，它受到竖直向上的拉力和竖直向下的重力相互平衡，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
6．A
【详解】
AB．高铁匀速运动，硬币也匀速运动，处于平衡状态，硬币受到重力和支持力是平衡力，没有受到摩擦力的作用，故A错误，符合题意；B正确，不符合题意；
C．硬币对桌面的压力大小等于硬币重力的大小，故C正确，不符合题意；
D．硬币对桌面的压力和硬币受到的支持力大小相等、方向相反、作用在两个物体上、作用在同一直线上，属于相互作用力，故D正确，不符合题意。
故选A。
7．C
【详解】
开始时，物体A、吊篮B及人组成的系统受到竖直向下的重力G与竖直向上的弹簧秤的拉力F作用而静止，处于平衡状态，由平衡条件知
G=F=700N
人对A的拉力是内力，人用100N的力拉A时，物体A、吊篮B及人组成的系统受重力G与测力计拉力作用，由于系统所示重力G不变，则弹簧测力计的读数
F=G=700N
即不变。
故选C。
8．C
【详解】
BC．划龙舟时，船头的指挥者与船共同前进，当指挥者高高跳起后，由于指挥者自身具有惯性，仍然保持原来的运动状态，运动的速度与船保持一致，所以落下后能稳稳落在原地，故B不符合题意，C符合题意；
A．惯性不是力，不能说受到惯性的作用，故B不符合题意；
D．指挥者高高跳起后只受重力作用，受力不平衡，故D不符合题意。
故选C。
9．C
【详解】
图中将塑料片扭转一个角度，松手后，塑料片将无法在此位置平衡，根据控制变量法的思想可知，该环节是研究“二力平衡需要满足的条件是两个力作用在同一条直线上”；故C符合题意。
故选C。
10．B
【详解】
不计空气阻力，篮球在空中飞行时只受到重力作用，能够继续运动是因为篮球具有惯性。
故选B。
11．C
【详解】
平衡力满足大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
12．A
【详解】
A．人拉住单杠静止时，人处于平衡状态，受到的单杠拉力与重力为一对平衡力，故A正确；
B．将排球向上垫起后，球向上运动过程中速度在减小，运动状态在改变，故B错误；
C．惯性不是力，不能说受到惯性作用，故C错误；
D．掷实心球过程中，球在最高点时在水平方向上有一定的速度，此时若所受外力全部消失，则球将保持水平方向的速度做匀速直线运动，故D错误。
故选A。
13．C
【详解】
①“水滴石穿”，石头的形状发了改变，说明力改变了石头的形状，故①正确；
②水滴冲击石头时，水滴对石头一个作用力，因物体间力的作用是相互的，石头对水滴有一个反作用力，故②错误；
③水滴加速下落，但是水滴的质量不变，重力也不发生改变，故③错误；
④水滴在加速下落的过程中，受到的重力和空气的阻力，重力大于阻力，受到非平衡力的作用，故④正确。
故选C。
14．C
【详解】
A．人受到的重力和人对滑板的压力，没有作用在同一物体上，不是一对平衡力，故A错误；
B．人对滑板的压力和滑板对人的支持力，没有作用在同一物体上，不是一对平衡力，故B错误；
C．滑板对人的支持力和人受到的重力，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C正确；
D．滑板的重力和地面对滑板的支持力，大小不相等，不是一对平衡力，故D错误。
故选C。
15．C
【详解】
AB．瓶子静止，处于平衡状态，竖直方向受到的摩擦力与重力为一对平衡力，即摩擦力大小等于重力大小，矿泉水瓶的重力不变，当手对瓶子的握力增大，瓶子所受的摩擦力不变，故AB错误；
C．把瓶子里的矿泉水倒掉部分后，再保持竖直静止，瓶子受到的摩擦力与重力平衡，摩擦力等于重力，因为重力减小，所以摩擦力减小，故C正确；
D．瓶子受到的重力方向是竖直向下，与手对瓶子的压力不在同一直线上，且方向不相反，所以瓶子受到的重力和手对瓶子的压力不是一对平衡力，故D错误。
故选C。
16．竖直向下
【详解】
火箭沿斜向上方向作匀速直线运动，则火箭受平衡力作用；火箭在月球上受重力的作用，所以火箭发动机因喷气而产生的作用力应与重力相平衡，即该作用力是竖直向上的；因力的作用是相互的，为了得到竖直向上的力，所以着陆器的发动机的喷气方向应该是竖直向下的。
17．等于 匀速直线
【详解】
[1]用大小为10N的水平推力推静止在水平地面上的桌子，但没有推动，说明桌子处于静止状态，受到平衡力的作用，即在水平方向上，推力与静摩擦力是一对平衡力，即摩擦力等于推力的大小，为10N。
[2]假如运动的物体所受的一切外力同时消失，由牛顿第一定律知道，物体将保持原速度和方向做匀速直线运动。
18．C
【详解】
A．木块受到0.7N的作用力时，做加速直线运动，由牛顿第二定律可知，所受的滑动摩擦力小于0.7N，故A错误；
B．第四次实验，木块受到0.5N拉力时匀速运动，故滑动摩擦力为0.5N，故B错误；
CD．1、2次是静摩擦力，大小不同，3、4、5是滑动摩擦力，压力和接触面的粗糙程度不变，所以滑动摩擦力相同。故C正确；D错误。
故选C。
19．小车还受摩擦力作用 C，D
【详解】
(1)[1]甲图是研究二力平衡的实验装置，此时小车保持静止。若在右盘中再加入一个较小的砝码，小车理应向右运动，但实际操作时小车往往仍保持静止。你认为出现这种现象的原因是小车还受摩擦力作用。
(2)[2]当实验现象与理论之间出现“不配合”时，可取的做法是查阅资料，了解理论的适用条件，故选CD。
20．静止 非平衡力
【详解】
（1）[1]这3颗卫星是地球同步轨道卫星，相对于地球的位置不变，是静止的。
（2）[2]卫星在绕地球运动，运动方向时刻在改变，即运动状态在改变，受到非平衡力作用。
21．不相等 燃气 竖直向下
【详解】
(1)[1]火箭在穿越大气层时速度越来越快，是加速运动，火箭受到的推力大于自身重力。所以火箭受到的推力与自身重力不相等。
(2)[2] 火箭使燃气向下喷出，即火箭对燃气向下施力，根据力的作用是相互的，燃气对火箭向上施力，使火箭上升；
(3)[3] 在月球表面上，以月球为参照物，火箭虽然是沿斜向上方向运动，但是做的是匀速直线运动，火箭受平衡力作用，因在月球上，没有空气，火箭不受阻力作用，只受月球对它的吸引而产生的重力作用，所以火箭发动机因喷气而产生的作用力与重力相平衡，即与竖直向下的重力方向相反，是竖直向上的。因力的作用是相互的，为得到竖直向上的力，所以火箭发动机的喷气方向应该是竖直向下的方向施加。
22．2.2 2.2 等于 从同一斜面同一高度滑下的物块，比较在不同粗糙程度的水平面上滑动的距离
【分析】
（1）（2）（3）弹簧测力计读数：首先确定每一个大格和每一个小格的读数，然后读数．
弹簧测力计拉动物体时，弹簧测力计显示拉力大小，物体在水平面上进行匀速直线运动时，水平方向上受到拉力和滑动摩擦力作用，这两个力是一对平衡力，大小相等；
影响摩擦力的因素：压力和接触面的粗糙程度；
（4）联系探究影响动能大小的实验．
【详解】
(1)木块进行匀速直线运动，滑动摩擦力和拉力是一对平衡力，根据二力平衡条件，所以滑动摩擦力大小等于拉力等于弹簧测力计的示数；
弹簧测力计的每一个大格代表1N，每一个小格代表0.2N，弹簧测力计示数是2.2N，故摩擦力为2.2N；
(2)图甲中弹簧测力计的示数为2.2N，图乙中弹簧测力计的示数为2.6N；
小王在用同一装置重做小金的实验时，发现弹簧秤示数不稳定，不做匀速直线运动；但由滑动摩擦力的因素可知，滑动摩擦力没变化应该与第1问中相同，即为2.2N.
(3)如图丙所示的改进，弹簧秤是静止的，读数容易读得准确，此时木块受到的滑动摩擦力大小等于拉力等于弹簧测力计的示数；
(4)例如：①从同一斜面同一高度滑下的物块，通过比较在不同粗糙程度的水平面上滑动距离的长短，比较滑动摩擦力的大小；
②板刷滑动时通过比较毛弯曲的长度，比较滑动摩擦力的大小；
23．相反 不能 把小纸片剪成两半 A
【分析】
(1)二力平衡的条件是同体、等值、反向、共线，钩码由于重力的作用，会对小卡片施加一个拉力的作用，左端的钩码对小卡片施加一个向左的拉力，右端的钩码对小卡片施加了一个向右的拉力，拉力的大小等于钩码的重力，钩码的数量越多，拉力就越大。
(2)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)为了验证只有作用在同一物体上的两个力是否平衡，可以将卡片剪成两半，使力作用在两个卡片上。
(4)小明将木块放在水平桌面上，木块在水平桌面上静止或运动都可能受到摩擦力的作用，就会影响实验效果。
【详解】
(1)[1]二力平衡时作用在一个物体上的两个力方向相反，故作用在小卡片上的两个拉力方向相反。
(2)[2]当将小卡片转过一个角度时，作用在一个物体上的两个力已经不作用在同一条直线上了，此时平衡状态就会打破，故不能平衡。
(3)[3]把小纸片剪成两半，使得一个物体变成了两个物体。
(4)[4]二力平衡时尽可能要排除其它力的干扰，而小明的实验木块受到的摩擦力比较大，更易影响实验结果，故A符合题意。
故选A。答案第1页，共2页
答案第1页，共2页