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
1．五一假期，小黄一家坐高铁外出旅行。当高铁在平直的轨道上作匀速直线运动时，下列情形与实际不相符的是（　　）
A．发现路边的树在退后
B．桌上饮料杯内液面呈水平状
C．用弹簧秤测重力，结果不变
D．竖直上抛的小球落到身后
2．下列现象中物体的运动状态没有发生改变的是（　　）
A．北斗卫星静止在地球某处上空
B．木块从不太光滑的滑梯上匀速直线滑下
C．熟透的苹果从树上落下
D．水平方向飞来的足球，撞到竖直墙面后以相同大小的速度沿原路飞出
3．在没有风的室内向上抛出皮球，在球升到最高点的瞬间，不计空气阻力，它受到的力有（　　）
A．只有重力 B．重力和手的推力 C．不受力 D．重力和惯性力
4．下列现象中，不是一对作用力与反作用力的是（　　）
A．划船时，船浆对水的力与水对浆的力
B．地球对人的吸引力与人对地球的吸引力
C．汽车行驶时，汽车轮后推地面的力与地面对车轮向前的力
D．静止在桌面上的茶杯，所受的重力与桌面对它的支持力
5．如图所示，两个完全相同的条形磁铁A和B，质量均为m，将它们以不同方式竖直放在水平地面上，用弹簧秤通过一根细线竖直向上拉磁铁A，若弹簧秤读数分别为mg和0.5mg，则水平地面对B的支持力F1和F2分别为（　　）
A．F11.5mg
C．F1=mg，F2=0.5mg D．F1=mg，F2=1.5mg
6．A、B两同学用如图所示的方式推墙。A向前推B、B向前推墙，且保持不动。每人用力的大小都为F，方向水平向右。已知地面粗糙，则以下说法中正确的是（　　）
A．B推墙的力与A推B的力是一对平衡力
B．B给A的作用力与地面给A 的摩擦力是一对相互作用力
C．B同学受到地面给的水平向左的摩擦力大小为F
D．B同学不受摩擦力
7．2019赛季斯诺克中国公开赛于4月1至7日在北京举行。在比赛中，球杆击打白球，白球离开球杆后继续滚动并撞击红球，白球缓慢静止而红球向前滚动。下列有关球的受力情况及运动状态的描述中，正确的一项是（ ）
A．白球离开球杆后能继续运动，是因为受到球杆的推力
B．白球向红球靠近的过程中，红球相对于白球是静止的
C．红球受到白球撞击后能继续运动，是因为红球具有惯性
D．整个运动过程中，白球在水平方向上始终受到平衡力的作用
8．随着机动车数量的增加，宁波的道路交通越来越拥堵。为了解决交通堵塞问题，科研人员设计了一种机动立交桥（如图所示）。使用时展开桥板搭建一座临时立交桥，使其他车辆顺利通过桥面，排除交通堵塞。当有一辆汽车匀速通过这个立交桥时，汽车的受力情况是（　　）
A．受不平衡力 B．受平衡力 C．只受重力作用 D．不受力
9．如图是某同学排球考试时的场景。下列分析正确的是（　　）
A．排球离开手后还能继续向上运动是由于受到惯性的作用
B．排球上升到最高点时受力不平衡
C．手击打排球的力大于排球对手的作用力
D．排球离开手后还能继续向上运动是由于受到手对球的力
10．把弹簧测力计的一端固定，另一端用3N的力拉它时，弹簧测力计的示数为3N，若将弹簧测力计的固定端取下，两端各施一个拉力(F1和F2)而使弹簧测力计静止且读数为3N，如图所示。则两边的拉力F1和F2可分别为(　　)
A．0N和3N B．3N和3N
C．3N和6N D．6N和3N
11．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．
12．下列所示的是运动场上的场景，请你运用学过的物理知识，判断下列说法正确的是（ ）
A．甲：运动员赛跑冲线后没有立即停下来，是因为受到了惯性的作用
B．乙：运动员做引体向上在单杠上静止时，他对单杠的拉力和他受到的重力是一对平衡力
C．丙：运动员将铅球扔出后，铅球会砸向地面，是因为铅球受到了重力的作用
D．丁：运动员踢出去的足球在草地上滚动时会慢慢停下来，是因为足球没有受到力的作用
13．如图所示，A、B两物体叠放在水平桌面上受到两个水平拉力而保持静止，在两个已知F1=5N，F2=3N，那么物体B受物体A和水平桌面的摩擦力大小应分别为（　　）
A．5N、3N B．5N、2N C．2N、3N D．3N、5N
14．乒乓球是我国的国球，也是同学们喜爱的运动项目之一，下列关于乒乓球的说法中错误的是（　　）
A．乒乓球只是受力物体，而不是施力物体
B．用球拍击球时，乒乓球与球拍之间的作用力是相互作用力
C．运动的乒乓球碰到桌面后发生形变，这种形变是弹性形变
D．用球拍将乒乓球击打回去，说明力可以改变物体的运动状态
二、填空题
15．如图所示的遥控爬墙车可以在墙面、玻璃等垂直或水平平面上运动。当爬墙车静止在竖直的墙面上时，其所受的摩擦力________重力。(选填大于、小于或等于)当爬墙车在竖直墙面上匀速转弯时，它是否受平衡力 ________。(选填是或否)
16．起重机吊着牛的物体匀速直线下降时，钢丝绳的拉力方向为______，拉力大小______牛（填“大于”、“小于”或“等于”）。
17．如图汽车内水平底面上的箱子，随车一起向右匀速直线运动，请画出箱子受力的示意图。
18．如图（甲）所示，用弹簧测力计测量水平桌面上的钩码所受的重力。弹簧测力计从图示位置开始向上缓慢提升，其示数 F 与上升的高度 h 之间的关系如图（乙）所示。试解答下列问题：
（1）钩码所受的重力为___________N。
（2）当 h=4cm 时，钩码受到_______个力的作用，桌面受到的压力_______4.5N。（选填大于、等于或小于）
19．为了研究摆锤的摆动，小明用细绳把摆锤悬挂来，将摆锤从A点静止释放，利用频闪照相技术拍摄摆锤在相同时间间隔的位置（如图）。
（1）摆锤到达最高点时，是否处于平衡状态？___________（填“是”或“否”）
（2）当摆锤运动到O点时，细绳瞬间断裂，此后摆锤运动轨迹是___________（填“直线”或“曲线”）
20．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
三、探究题
21．为了探究二力平衡的条件,张三同学设计了如图甲的实验
(1)实验中发现两边的钩码质量不相等时,木块运动质量相等时,木块静止,说明二力平衡的一个条件是力的____
(2)接着张三将木块扭转一个角度,松手后观察到小木块不能平衡,说明二力平衡时两个力必须作用在______
(3)在另一小组实验中,李四用小车代替木块,如图乙所示,同学们认为李四的实验装置优于张三的实验装置,其主要原因是___________________
22．如图是小明探究“二力平衡条件”的实验装置。
(1)小明将重力可忽略不计的卡片两端用细线绕过滑轮，并挂上钩码，使作用在卡片上的两个拉力方向相反。实验过程中，可通过调整_____来改变拉力的大小。
(2)小明将卡片扭转一个角度，松手后卡片_____（选填“能”或“不能”）保持平衡。
(3)小明用剪刀将卡片一分为二，两张小卡片迅速向两边分离。此操作要探究的问题是_____。
四、简答题
23．在探究“二力平衡条件”的实验中，请回答下列问题：
（1）甲、乙两组同学分别选择器材后，设计组装的实验装置如图①所示。老师指出乙组同学选择的器材更加合理，其原因是：_______。
（2）在探究力的大小对二力平衡的影响时，利用了定滑轮能够改变力的方向的特点，并通过调整_______来改变F1和F2的大小。
（3）保持F1与F2相等，用手将小车扭转到图②中的位置，松手后，小车将无法在此位置平衡。实验中设计这一步骤的目的是为了探究二力平衡时，两个力必须满足哪个条件？______。
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参考答案
1．D
【详解】
A．高铁在平直的轨道上作匀速直线运动，与路边的树的位置不断发生变化，会感觉树是向后退的，故A正确，不符合题意；
B．若在静止的车厢内，桌上饮料杯内液面应该是水平的，车厢做匀速直线运动，处于平衡状态，车厢内的情况跟它静止时是一样的。桌上饮料杯内液面呈水平状，故B正确，不符合题意；
C．车厢做匀速直线运动，处于平衡状态，车厢内的情况跟它静止时是一样的，用弹簧秤测重力结果不变，故C正确，不符合题意；
D．车厢做匀速直线运动，竖直上抛的小球由于惯性，在水平方向保持与高铁相同的速度，能落回原处，故D错误，符合题意。
故选D。
2．B
【详解】
A．由于地球在不断自转，所以卫星也在围绕地球公转，由于它的运动轨迹为曲线，即运动方向不断改变，因此运动状态改变，故A不合题意。
B．木块从不太光滑的滑梯上匀速直线滑下，此时速度和方向都不改变，即运动状态没有改变，故B符合题意。
C．熟透的苹果从树上落下，苹果的运动速度不断增大，即运动状态改变，故C不合题意。
D．水平方向飞来的足球，撞到竖直墙面后以相同大小的速度沿原路飞出，运动方向发生改变，即运动状态发生改变，故D不合题意。
故选B。
3．A
【详解】
皮球离开手后由于惯性继续运动，手的推力消失。皮球在飞行过程中始终受到重力的作用，并且重力的方向竖直向下，所以飞到最高处后会下落。惯性不是力，皮球有惯性，但不是受到惯性力，故A正确，BCD错误。
故选A。
4．D
【详解】
相互作用力的特点是：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。
A．划船时，船桨对水的力与水对桨的力，分别作用在水和桨上，二力是一对相互作用力，故A不符合题意；
B．地球对人的吸引力与人对地球的吸引力，分别作用在人和地球上，二力是一对相互作用力，故B不符合题意；
C．汽车行驶时，汽车轮向后推地面的力与地面对车轮向前的力，分别作用在地面和车轮上，二力是一对相互作用力，故C不符合题意；
D．静止在桌面上的茶杯，所受的重力与桌面对它的支持力，作用在同一个物体上，是一对平衡力，故D符合题意。
故选D。
5．D
【详解】
当AB磁铁如图所示方式放置时，磁铁A受到向下的重力、向上的拉力、B对A的向下引力和B对A向上的支持力，这四个力平衡，则有
当AB磁铁同名磁极相互接触放置时，磁铁A受到向下的重力、向上的拉力、B对A的向上的斥力和B对A向上的支持力，这四个力平衡，则有
综上分析可知，当AB磁铁异名磁极相互接触放置时，弹簧秤读数为
把磁铁A和B当成一个整体，这个整体的重力等于，向上的拉力为mg，还有向上的支持力，根据这三个力平衡则有
所以
同理，当AB磁铁同名磁极相互接触放置时，弹簧秤读数为
则有
故选D。
6．D
【详解】
A.B推墙的力和A推B的力方向相同且作用在不同物体上，不是一对平衡力，故A错误。
B.B给A的作用力向左且作用在A上，地面给A的摩擦力向右且作用在A上，两个力作用在同一个物体，不是一对相互作用力，故B错误。
CD.B在水平方向上，受到墙壁向左的推力F，受到A水平向右的推力F，这两个力大小相等，方向相反，作用在通一条直线和同一物体上，为平衡力，所以此时B同学在水平方向不能再受力，所以B同学不受摩擦力，故C错误，D正确。
故选D。
7．C
【详解】
A.白球离开球杆后能继续运动，是因为白球具有惯性，而不是受到球杆的推力，故A错误。
B.白球向红球靠近的过程中，红球相对于白球的位置发生了改变，所以红球是运动的，故B错误。
C.红球受到白球撞击后能继续运动，是因为红球具有惯性，故C正确。
D.整个运动过程中，白球的速度发生了变化，其运动状态发生了改变，因此，白球在水平方向上受到的是非平衡力的作用，故D错误。
故选C。
8．A
【详解】
AC．由于桥不是直线形状的，所以汽车在桥上不是做匀速直线运动，所以不是平衡状态，故所受的力不是平衡力，故A正确，C错误；
BD．当汽车在桥上行驶时，会受到重力和桥对汽车的支持力的作用;同时在其前进的方向还会受到汽车的牵引力，在其运动的反方向还会受到桥面对汽车的摩擦力，故BD错误。
故选A。
9．B
【详解】
A．惯性不是力，不能说受到惯性的作用，故A错误；
B．排球上升到最高点时，只受到重力作用，即受力不平衡，故B正确；
C．物体间力的作用是相互的，手击打排球的力与排球对手的作用力为一对相互作用力，大小相等，故C错误；
D．排球离开手后不再受到手对球的力，球还能继续向上运动是因为球具有惯性，故D错误。
故选B。
10．B
【详解】
本题的两种情况中弹簧测力计的受力情况是一样的，可以把F1看作是固定端的拉力。两端各施一个拉力F1和F2，弹簧测力计静止，说明受力平衡，两边的力相等。
故选B。
11．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。
12．C
【详解】
A．运动员赛跑冲线后没有立即停下来，是由于她具有惯性而造成的，而不是受到惯性的作用，惯性不是力，故A错误；
B．运动员做引体向上，他对单杠的拉力和他受到的重力作用在不同的物体上，不是平衡力，故B错误；
C．运动员将铅球扔出后，运动员不再对铅球施加力的作用，但铅球此时要受到重力的作用，所以铅球会砸向地面，故C正确；
D．运动员踢出去的足球在草地上滚动时慢慢停下来，是因为足球受到摩擦力的作用，故D错误。
故选C。
13．B
【详解】
A在水平向右拉力F1及摩擦力而处于静止状态，由二力平衡知道
FA=F1=5N
由于物体间力的作用是相互的，则B受A的摩擦力为5N；对整体进行分析，则整体在水平向上受F1、F2及地面对B的摩擦力而处于静止状态，故三力的合力应为零，则摩擦力
FB=F1-F2=5N-3N=2N
故选B。
14．A
【详解】
A．施力物体和受力物体是相对而言的，在乒乓球对球拍的弹力中，乒乓球是施力物体，球拍是受力物体，故A错误，符合题意；
B．用球拍击球时，乒乓球对球拍的力和球拍对乒乓球的力大小相等、方向相反、作用在两个物体上，则是相互作用力，故B正确，不符合题意；
C．运动的乒乓球碰到桌面后发生形变，被弹开离开桌面后恢复原状，这种形变是弹性形变，故C正确，不符合题意；
D．用球拍将乒乓球击打回去，改变了乒乓球的速度大小和方向，说明力可以改变物体的运动状态，故D正确，不符合题意。
故选A。
15．等于 否
【详解】
[1]当爬墙车静止在竖直的墙面上时，它在竖直方向上处于平衡状态，即竖直向上的的摩擦力和竖直向下的重力相互平衡，那么摩擦力等于重力
[2]当爬墙车在竖直墙面上匀速转弯时，它并没有处于平衡状态，肯定不受平衡力。
16．竖直向上 等于
【详解】
[1][2]起重机吊着物体匀速直线下降，物体处于平衡状态，受到的拉力与重力为一对平衡力，故钢丝绳的拉力方向与重力方向相反，为竖直向上；钢丝绳的拉力大小与重力大小相等，即
F=G=6×103N
17．
【详解】
箱子在竖直方向上受竖直向下的重力G、竖直向上的支持力F作用，箱子在竖直方向上静止，处于平衡状态，由二力平衡条件可知
F=G
箱子与小车一起在水平方向上做匀速直线运动，处于平衡状态，则箱子在水平方向上不受力；从箱子的重心沿重力与支持力的方向作出两力的示意图，注意两条线段长度要相等，如图所示：
18．4.5 3 小于
【详解】
（1）钩码离开桌面后测力计的示数不再变化，此时示数即为钩码所受重力大小，故钩码所受的重力为4.5N。
（2）当h=4cm时，钩码还未离开桌面，此时钩码受到拉力、重力和支持力；因为0-6cm，拉力均匀增加，所支持力等于重力减去拉力，所以支持力小于4.5N。钩码受到的支持力和桌面受到的压力是一对相互作用力，大小相等，所以也小于4.5N。
19．否 曲线
【详解】
（1）[1]摆锤到达最高点B时，受拉力和重力作用，二者不在一直线上，所以不是一对平衡力，因此处于非平衡状态。
（2）[2]将摆锤从A点静止释放，当摆锤运动到O点时，摆锤的速度方向水平向右，若细绳瞬间断裂，摆锤由于惯性要继续向右运动，同时摆锤受到重力作用，因力与物体的运动方向不在同一直线上，故摆锤将做曲线运动。
20．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。
21．大小相等 同一直线上 滚动摩擦力小于滑动摩擦力
【详解】
当实验中发现两边的钩码质量不相等时，重力即拉力不相等，木块运动，质量相等时，重力即拉力相等，木块处于静止状态，说明二力平衡时，两个力的大小必须相等；
把木块扭转一个角度，二力不在一条直线上，放手后观察，木块将发生转动，说明二力平衡时两个力必须作用在同一直线上；
如图甲所示的实验，木块在桌面上受摩擦力作用，摩擦力对实验影响较大；
而乙实验小车的滚动摩擦力远远小于滑动摩擦力，则摩擦力对实验影响较小，因此乙实验优于甲实验。
【点睛】
牢记二力平衡的条件是：二力大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在同一个物体上。
22．钩码的个数 不能 不在同一物体上的两个力是否平衡
【分析】
(1)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；
(2)为了探究两个平衡力是否在同一条直线上，可以通过旋转小卡片使两个力不在同一条直线上，观察小卡片的运动情况；
(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，可以将小卡片分成两个物体，观察两个物体的运动情况；
【详解】
(1)[1]小卡片左侧的钩码对其施加向左的拉力，右侧的钩码对其施加向右的拉力，两个拉力方向相反；由于是钩码的重力提供了拉力，并且钩码大小相同，所以改变钩码的个数即可调整拉力的大小。
(2)[2]旋转可以改变两个力不在同一条直线上，当旋转两个力不在同一条直线上，小卡片将不能平衡。
(3)[3]把小卡片一剪为二，变为两个卡片，观察两个小卡片是否处于静止状态。此操作是为了探究：不在同一物体上的两个力是否平衡。
23．小车与桌面间的摩擦较小，可以忽略不计 砝码质量 作用在同一条直线上
【详解】
(1)乙组同学选择的器材更加合理，是因为小车和桌面之间的摩擦力很小，可以忽略不计。
(2)实验过程中,可以通过改变砝码的质量改变两个拉力的大小;在实验过程中,当F1和F2大小相同时，小车将处于静止状态。
(3)二力只有在同一条直线上时才会平衡,因此保持F1与F2不变，用手将小车扭转到丙图中的位置，松手后，小车将无法在此位置平衡，说明二力平衡必须满足的条件之一是：两个力必须作用在同一条直线上。答案第1页，共2页
答案第1页，共2页