9.1二力平衡 课后练习
-2021-2022学年八年级物理下册(苏科版)
一、选择题
1、关于平衡力,下列说法正确的是( )
A.物体在平衡力的作用下一定处于静止状态 B.平衡力一定是作用在同一物体上的力
C.物体在平衡力的作用下一定做匀速直线运动 D.相互平衡的两个力一定是相同性质的力
2、如图所示的四种情况中,其中属于一对平衡力的是( )
A. B. C. D.
3、下列运动的物体,处于平衡状态的是( )
A.做匀速圆周运动的人造地球卫星 B.在空中自由下落的苹果
C.在空中匀速竖直下降的跳伞运动员 D.沿光滑斜坡滚下的小球
4、如图所示,是一辆静止在水平地面上的小车,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mg
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
5、一木块静止在水平桌面上,下列各力属于平衡力的是( )
A.木块对桌面的压力和桌面对木块的支持力 B.木块受到的重力和木块对桌面的压力
C.桌面受到的重力和桌面对木块的支持力 D.木块受到的重力和桌面对木块的支持力
6、起重机以1m/s的速度匀速吊起一个重物,钢丝绳对重物的拉力是3000N。若起重机吊着这个物体以2m/s的速度匀速下降,这时钢丝绳对重物的拉力是( )
A.12000N B.6000N C.3000N D.无法判定
7、学校趣味运动会上,体重为600N的张老师沿竖直木杆匀速向上攀爬,此过程中,他受到摩擦力的大小和方向是( )
A.等于600N,竖直向下 B.等于600N,竖直向上
C.大于600N,竖直向下 D.大于600N,竖直向上
8、教室里,带磁性的粉笔刷可吸在黑板上不掉下来。如图所示,关于粉笔刷的受力情况,下列说法正确的是( )
A.粉笔刷所受磁力与粉笔刷所受重力是一对平衡力
B.粉笔刷所受磁力与黑板对粉笔刷的支持力是一对相互作用力
C.黑板对粉笔刷的摩擦力的方向竖直向上
D.粉笔刷相对黑板静止,所以没有受到摩擦力作用
9、如图所示,一轻质弹簧(即重力不计),上端挂在铁架台的水平横杆上,下端挂一重为G的小球并保持静止。图中分别出了该状态下小球和弹簧的受力示意图。下列判断正确的是( )
A.G与F3是一对平衡力 B.G与F3是一对相互作用力
C.F1与F2是一对平衡力 D.F1与F2是一对相互作用力
10、如图甲所示,叠放在一起的A、B两木块在力F1的作用下沿水平方向一起向右做加速直线运动,图乙、丙分别给出了A、B水平方向的受力示意图,下列说法正确的是( )
A.F1和F2是一对平衡力 B.F2和F3是一对相互作用力
C.F3和F4是一对平衡力 D.F1和F4是一对相互作用力
11、如图所示,用水平拉力F拉动物体A在水平面上做匀速直线运动,物体B静止,若不计绳和弹簧测力计的重力,下列说法正确的是( )
①弹簧测力计的拉力与A对B的摩擦力是一对平衡力 ②B对A的摩擦力方向水平向右
③B所受的重力和A对B的支持力是一对相互作用力 ④A所受的水平拉力F大于地面对A的摩擦力
A.只有①②正确 B.只有①④正确 C.只有②③正确 D.只有③④正确
12、如图所示,一个木块从斜面上滑下,并在水平面上继续滑动。若斜面和水平面的粗糙程度相同,则下列说法正确的是( )
A.木块在斜面上滑下时受到的摩擦力方向平行于斜面向下
B.木块在斜面和水平面上受到的摩擦力大小不相等
C.木块对水平面的压力与木块所受支持力是一对平衡力
D.木块在水平面上滑动时越来越慢,受到的摩擦力越来越大
13、用弹簧测力计先后两次水平拉同一木块,如图甲,使它在同一水平木板上做匀速直线运动,图乙是它两次运动的路程随时间变化的图像,下列说法正确的是( )
A.图甲中木块受到的拉力为3.2 N B.木块第一次和第二次的速度之比为1∶2
C.木块两次受到的滑动摩擦力之比为1∶1 D.第二次木块受到的拉力比第一次小
14、如图所示,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,F的大小与时间t的关系、物体的运动速度v与时间t的关系如图乙、丙所示,由图象可知t=1s、t=3s时物体所受摩擦力大小分别为( )
A.2N 6N B.2N 4N C.0N 4N D.0N 6N
15、如图所示,放在水平桌面上的物体,两边用细线通过滑轮与吊盘相连。若在左盘中放重为10N的砝码,右盘中放总重为30N的砝码时,物体M恰好以速度v向右做匀速直线运动,如果右盘中的砝码不变,物体M在水平桌面上以速度3v向左做匀速直线运动,则左盘中砝码的重应为(吊盘重不计,绳子与滑轮摩擦不计)( )
A.40N B.50N C.60N D.70N
16、如图所示,在“探究二力平衡的条件”时,选质量为10g的卡片作为研究对象,在线的两端分别挂上等质量的重物,对卡片施加两个拉力.为探究这两个力满足什么条件才能平衡,则下列说法正确的是( )
A.重物可以选用质量为10g的钩码
B.要使卡片处于平衡状态,卡片两侧的滑轮的高度一定相等
C.实验过程中,应该使卡片处于静止状态
D.为了研究一对平衡力是否必须作用在同一物体上,可以将卡片进行旋转
二、填空题
17、作用在同一物体上的两个力要平衡,必须满足的条件是:大小______,方向______,作用在______
18、室内天花板上悬挂的吊灯受到_________(选填“平衡”或“不平衡”)力,灯绳对灯的拉力和______是一对平衡力;灯对灯绳的拉力和______________是一对相互作用力。
19、如图所示,物体重5N,被水平向左的力F压在竖直墙壁上保持静止,当F=10N时,物体受到的摩擦力是______N;当F=20N时,物体受到的摩擦力是______N。
20、一人站在电梯上随电梯一起匀速上升,如图所示,此时人处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态,在图中画出人的受力示意图。
21、一架质量为2000kg的轻型直升飞机,静止在空中时,螺旋浆向上的升力是________N.当飞机以3m/s匀速直线下降时,螺旋浆向上的升力是________N.当飞机以5m/s匀速直线下降时,螺旋浆向上的升力将________(选填 “变大”、“变小”或“不变”,g取10N/kg).
22、如图所示,不计空气阻力,质量为0.02kg的气球A保持与水平面成45°角的方向匀速直线运动,则气球除了受重力,还要受到一个_______N的力,此力的方向是_________。(g取10N/kg)
23、质量为50kg的小明乘坐电梯上楼,其随电梯运动的速度与时间的关系图像如图所示,则小明匀速运动了 s:在2s时他处于 (平衡/非平衡)状态:在13s时电梯地板对他的支持力 (小于/等于/大于)他的重力。
24、如图所示,物体A的质量为500g,物体B的质量为300g,用细绳将两物体连接,松手后,A恰能向右做匀速直线运动,则A受到的摩擦力大小为______N,方向向______。若对A施加一个方向水平向左的拉力使A向左做匀速直线运动,则拉力的大小为______N。(g取10N/kg)
三、解答题
25、(1)如图,请画出静止的小球的受力示意图。
(2)如图所示,一个磁性黑板擦紧贴于竖直黑板面上,刚好沿黑板面竖直匀速下滑,请画出磁性黑板擦在竖直方向上所受到的力。
(3)如图中,轻拉弹簧,水平面上的物体A和B处于静止状态,画出物体A和B的受力示意图。
26、某种绳子能承受的最大的力为5×103N,能提起地上质量为3t的箱子吗?(g取10N/Kg)小明用200N的推力没有推动这个箱子,则箱子受到的摩擦力为多大?此箱子在路面上滑动时,所受阻力位箱子重的0.05倍,小明的推力为多大时,恰好能推着箱子做匀速直线运动?
27、图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验装置。
(1)小华将系于小纸片两端的细线分别跨过左右支架上的滑轮,在线的两端挂钩码,使作用在小纸片上的两个拉力方向相反,并通过调整 来改变拉力的大小,实验中选择小纸片的目的是 (考虑/不考虑)小纸片的重力。当细线两端钩码相同时,小纸片静止不动,说明两个力平衡时的大小相等;
(2)当小纸片静止不动时,小华将小纸片扭转过一个角度,松手后小纸片 不能 (能或不能)平衡。设计此实验步骤的目的是为了探究不在 上的两个力能否平衡。
(3)实验过程中如果想探究不同体的两个力能否平衡,小华如何去做 ;
(4)在探究同一个问题时,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,其主要的原因是 。
A.减少了摩擦力对实验结果的影响 B.小纸片是比较容易获取的资料
C.容易让小纸片在水平方向上保持平衡 D.小纸片容易扭转
(5)大量的实验事实表明,二力平衡的条件是:作用在同一物体上的两个力,必须 、
、 ,这两个力叫平衡力。
28、在“探究二力平衡的条件”活动中。
(1)如果物体只受到两个力的作用,且处于静止状态或匀速直线运动状态,说明这两个力是相互平衡的,实验的设计是选择物体处于______状态来探究的;
(2)小明提出能否利用如图甲所示的实验装置来探究二力平衡的条件?小华认为,若采用小明的方案,必须测出物体所受的拉力和重力的大小来进行比较,分析发现,在小明的方案中,在未知二力平衡条件的前提下,无法测量______力的大小,所以这一方案无法实施下去;
(3)为此,两位同学不断改进并先后设计了三个实验方案,如图乙所示,请你判断出他们改进的先后顺序:________(用字母表示),这样的改进是为了减小______力对实验的影响;
(4)如图内是最终确认的实验方案,此方案中,可忽略______力对实验的影响;
(5)当卡片平衡时,小华将卡片转过一个角度,松手后卡片不能平衡,设计此实验步骤的目的是______。
9.1二力平衡 课后练习
-2021-2022学年八年级物理下册(苏科版)(解析)
一、选择题
1、关于平衡力,下列说法正确的是( )
A.物体在平衡力的作用下一定处于静止状态 B.平衡力一定是作用在同一物体上的力
C.物体在平衡力的作用下一定做匀速直线运动 D.相互平衡的两个力一定是相同性质的力
解:AC、若物体受平衡力,则物体处于静止状态或匀速直线运动状态,即原来静止的物体仍然处于静止状态,原来运动的物体仍然处于匀速直线运动状态,故AC错误。
B、平衡力一定是作用在同一物体上的力,故B正确。
D、相互平衡的两个力的性质不一定相同,例如静止在水平面上的物体受重力和支持力一对平衡力,二力的性质不同,故D错误。
故选:B。
2、如图所示的四种情况中,其中属于一对平衡力的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】
A.一对平衡力要求两个力的作用在同一物体上,图中两个力分别作用在两个物体上,不是一对平衡力,故A不符合题意;B.一对平衡力要求两个力在同一直线上,图中两个力不是作用在同一直线上,不是一对平衡力,故B不符合题意;C.图中两个力作用在同一物体上,在同一直线上,大小相等,方向相反,符合二力平衡的条件,是一对平衡力,故C符合题意;D.一对平衡力要求两个力大小相同,图中两个力的大小不相等,不是一对平衡力,故D不符合题意。故选C。
3、下列运动的物体,处于平衡状态的是( )
A.做匀速圆周运动的人造地球卫星 B.在空中自由下落的苹果
C.在空中匀速竖直下降的跳伞运动员 D.沿光滑斜坡滚下的小球
【分析】平衡状态是指静止状态或匀速直线运动状态,对于运动物体而言,做匀速直线运动状态就是平衡状态。
【解答】解:
A、做匀速圆周运动的人造地球卫星,其运动路线不是直线,运动方向不断改变,故不是平衡状态,故A错误;
B、在空中自由下落的苹果,速度越来越快,故不是平衡状态,故B错误;
C、在空中匀速竖直下降的跳伞运动员,其速度大小和运动方向均不变,做匀速直线运动,处于平衡状态,故C正确;
D、沿光滑斜坡滚下的小球,速度越来越快,故不是平衡状态,故D错误。
故选:C。
4、如图所示,是一辆静止在水平地面上的小车,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mg
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
解:小球静止在杆子的底端,所以小球处于平衡状态,受到平衡力的作用;小球受到竖直向下的重力,根据二力平衡的条件可知,必然有一个力与重力平衡,所以可以确定杆子给小球一个竖直向上的力,且F=G=mg。
故选:A。
5、一木块静止在水平桌面上,下列各力属于平衡力的是( )
A.木块对桌面的压力和桌面对木块的支持力 B.木块受到的重力和木块对桌面的压力
C.桌面受到的重力和桌面对木块的支持力 D.木块受到的重力和桌面对木块的支持力
【答案】D
【详解】
二力平衡的条件是:作用在同一物体上、大小相等、方向相反、在同一直线上。
A.木块对桌面的压力作用于桌面上,桌面对木块的支持力作用于木块上,没有作用在同一物体上,这是一对相互作用力,不是平衡力,故A不符合题意;
B.木块受到的重力和木块对桌面的压力方向都是竖直向下,方向相同,不是平衡力,故B不符合题意;
C.桌面受到的重力作用于桌面上,桌面对木块的支持力作用于木块上,没有作用在同一物体上,不是平衡力,故C不符合题意;
D.木块受到的重力和桌面对木块的支持力都作用于木块上,大小相等,方向相反,在同一直线上,属于平衡力,故D符合题意。
故选D。
6、起重机以1m/s的速度匀速吊起一个重物,钢丝绳对重物的拉力是3000N。若起重机吊着这个物体以2m/s的速度匀速下降,这时钢丝绳对重物的拉力是( )
A.12000N B.6000N C.3000N D.无法判定
【答案】C
【解析】
起重机以1m/s的速度匀速吊起一个重物时,物体受竖直向下的重力G、竖直向上的拉力F1而处于平衡状态,由平衡条件知道F1 =G =3000N
当起重机吊着这个物体以2m/s的速度匀速下降时,物体受竖直向下的重力G、竖直向上的拉力F2而处于平衡状态,由平衡条件知道,此时钢丝绳对重物的拉力F2 =G=3000N
故选C。
7、学校趣味运动会上,体重为600N的张老师沿竖直木杆匀速向上攀爬,此过程中,他受到摩擦力的大小和方向是( )
A.等于600N,竖直向下 B.等于600N,竖直向上
C.大于600N,竖直向下 D.大于600N,竖直向上
【答案】B
【解析】张老师沿竖直的木杆匀速上攀,那么他在竖直方向上受到一对平衡力的作用:重力和摩擦力;由二力平衡的条件知:他所受的重力和摩擦力,大小相等,方向相反,且在同一条直线上;因此,他受到的摩擦力f=G=600N,方向竖直向上.
故选B.
8、教室里,带磁性的粉笔刷可吸在黑板上不掉下来。如图所示,关于粉笔刷的受力情况,下列说法正确的是( )
A.粉笔刷所受磁力与粉笔刷所受重力是一对平衡力
B.粉笔刷所受磁力与黑板对粉笔刷的支持力是一对相互作用力
C.黑板对粉笔刷的摩擦力的方向竖直向上
D.粉笔刷相对黑板静止,所以没有受到摩擦力作用
解:A、粉笔刷所受磁力沿水平方向,而粉笔刷所受重力沿竖直方向,二力方向不相反,且不在同一条直线上,所以不是一对平衡力,故A错误;
B、粉笔刷所受磁力与黑板对粉笔刷的支持力,二力作用在同一个物体上,因此不是一对相互作用力,故B错误;
CD、虽然粉笔刷相对黑板静止,但粉笔刷受竖直向下的重力,有向下运动的趋势,所以黑板对粉笔刷有竖直向上的摩擦力,故C正确,D错误。
故选:C。
9、如图所示,一轻质弹簧(即重力不计),上端挂在铁架台的水平横杆上,下端挂一重为G的小球并保持静止。图中分别出了该状态下小球和弹簧的受力示意图。下列判断正确的是( )
A.G与F3是一对平衡力 B.G与F3是一对相互作用力
C.F1与F2是一对平衡力 D.F1与F2是一对相互作用力
【答案】D
【解析】
重为G小球悬挂在铁架台的水平横杆上,由图可知F 1是弹簧对小球的拉力,F2是小球对弹簧的拉力,F3是铁架台的水平横杆对弹簧的拉力;根据平衡条件可知,重力G与F1是一对平衡力,F2和F3是一对平衡力,F 1与F2是一对相互作用力,G与F3是既不是平衡力也不是相互作用力。故ABC错误,D正确。
故选D。
10、如图甲所示,叠放在一起的A、B两木块在力F1的作用下沿水平方向一起向右做加速直线运动,图乙、丙分别给出了A、B水平方向的受力示意图,下列说法正确的是( )
A.F1和F2是一对平衡力 B.F2和F3是一对相互作用力
C.F3和F4是一对平衡力 D.F1和F4是一对相互作用力
解:
A、F1和F2都作用在物体A上,方向相反、作用在同一条直线上,但由于A、B两木块在力F1的作用下沿水平方向一起向右做加速直线运动,故两力大小不相等,所以不是一对平衡力,故A错误;
B、F2是木块B对木块A的摩擦力,而F3是木块A对木块B的摩擦力,这两个力作用在两个物体上,且大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,所以是一对相互作用力,故B正确;
C、F3和F4都作用在物体B上,且方向相反、作用在同一条直线上,但由于A、B两木块在力F1的作用下沿水平方向一起向右做加速直线运动,故两力大小不相等,所以不是一对平衡力,故C错误;
D、F1是物块A受到的拉力,而F4是地面对物块B的摩擦力,这两个力不符合相互作用力的条件,所以不是一对相互作用力,故D错误。
故选:B。
11、如图所示,用水平拉力F拉动物体A在水平面上做匀速直线运动,物体B静止,若不计绳和弹簧测力计的重力,下列说法正确的是( )
①弹簧测力计的拉力与A对B的摩擦力是一对平衡力 ②B对A的摩擦力方向水平向右
③B所受的重力和A对B的支持力是一对相互作用力 ④A所受的水平拉力F大于地面对A的摩擦力
A.只有①②正确 B.只有①④正确 C.只有②③正确 D.只有③④正确
解:①物体B处于平衡状态,因此受平衡力,则弹簧测力计的示数等于A对B的摩擦力,故①正确;
②A对B的摩擦力方向水平向右,由于力的作用是相互的,所以B对A的摩擦力方向水平向左,故②错误;
③B所受的重力和A对B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③错误;
④A在水平方向上受三个力,其中A所受的水平拉力F大小等于地面对A的摩擦力与B对A的摩擦力二者之和,因此,A所受的水平拉力F大于地面对A的摩擦力,故④正确。
综上分析,只有①④正确。
故选:B。
12、如图所示,一个木块从斜面上滑下,并在水平面上继续滑动。若斜面和水平面的粗糙程度相同,则下列说法正确的是( )
A.木块在斜面上滑下时受到的摩擦力方向平行于斜面向下
B.木块在斜面和水平面上受到的摩擦力大小不相等
C.木块对水平面的压力与木块所受支持力是一对平衡力
D.木块在水平面上滑动时越来越慢,受到的摩擦力越来越大
【分析】(1)摩擦力的方向总是与物体相对运动方向或相对运动趋势的方向相反。
(2)影响滑动摩擦力大小的因素是压力的大小和接触面的粗糙程度;
(3)一对平衡力等大、反向、作用在同一直线上、作用在同一物体上;
(4)力是改变物体运动状态的原因。
【解答】解:
A、木块在斜面上滑下时受到的摩擦力方向平行于斜面向上,故A错误。
B、木块在斜面时,对斜面的压力小于其重力;木块在水平面时,对水平面的压力等于其重力;则可知木块对斜面的压力小于木块对水平面的压力;
虽然斜面和水平面的粗糙程度相同,但是木块对斜面和水平面的压力大小不同,则木块在斜面和水平面受到的摩擦力大小不相等,故B正确;
C、木块对水平面的压力与木块所受支持力没有作用在同一物体上,不是一对平衡力,故C错误;
D、木块在水平面上滑动时,对水平面的压力和接触面的粗糙程度都不变,则木块受到摩擦力的大小不变;木块在水平面上滑动时越来越慢,是因为受到摩擦力的作用,摩擦力改变了木块的运动状态,故D错误。
故选:B。
13、用弹簧测力计先后两次水平拉同一木块,如图甲,使它在同一水平木板上做匀速直线运动,图乙是它两次运动的路程随时间变化的图像,下列说法正确的是( )
A.图甲中木块受到的拉力为3.2 N B.木块第一次和第二次的速度之比为1∶2
C.木块两次受到的滑动摩擦力之比为1∶1 D.第二次木块受到的拉力比第一次小
【答案】C
【详解】
A.图甲中弹簧测力计的分度值是0.2N,木块受到的拉力为3.4N,故A错误;
B.木块第一次为,木块第二次为,所以木块第一次和第二次的速度之比为2∶1,故B错误;
C.前后两次木块都是在同一水平木板上做匀速直线运动,压力及接触面的粗糙程度一样,所以木块前后两次受到的滑动摩擦力大小相等,滑动摩擦力之比为1∶1,与运动速度无关,故C正确;
D.根据二力平衡可知,木块在水平方向受到的拉力大小等于滑动摩擦力,前后两次滑动摩擦力大小相等,所以第二次木块受到的拉力与第一次相等,故D错误。
故选C。
14、如图所示,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,F的大小与时间t的关系、物体的运动速度v与时间t的关系如图乙、丙所示,由图象可知t=1s、t=3s时物体所受摩擦力大小分别为( )
A.2N 6N B.2N 4N C.0N 4N D.0N 6N
【答案】B
【详解】
由丙图知:时物体的速度大小为零,则当t=1s时,物体处于静止状态,物体在水平方向受到的力平衡;由乙图知:t=1s时,推力F=2N, 所以推力等于摩擦力,摩擦力的大小为2N;由丙图知:时,物体匀速运动,由乙图知:内推力F=4N,由于摩擦力与推力F是一对平衡力,因此摩擦力的大小为4N;内,物体加速运动,受力不平衡,推力大于摩擦力,但由于物体对地面的压力和接触面的粗糙程度都没有改变,所以摩擦力大小不变,即仍为4N,由以上分析可知,B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
15、如图所示,放在水平桌面上的物体,两边用细线通过滑轮与吊盘相连。若在左盘中放重为10N的砝码,右盘中放总重为30N的砝码时,物体M恰好以速度v向右做匀速直线运动,如果右盘中的砝码不变,物体M在水平桌面上以速度3v向左做匀速直线运动,则左盘中砝码的重应为(吊盘重不计,绳子与滑轮摩擦不计)( )
A.40N B.50N C.60N D.70N
【分析】此题考查了二力平衡条件的应用,正确对物体进行受力分析,判断出摩擦力的方向是解决此题的关键,也是难点。
知道两边所挂砝码的重力,利用二力平衡的条件确定摩擦力的大小;由运动方向的改变,可知摩擦力方向随之改变,进一步判断拉力的大小。
【解答】解:在左盘中放重为10N的砝码,右盘中放重为30N的砝码时,物体M恰好以速度v向右做匀速直线运动,此时物体M受向左的摩擦力,则f+10N=30N,物体所受的摩擦力大小为f=20N;
当物体向左直线运动时,摩擦力方向向右,大小不变,要让物体匀速运动,根据平衡力的条件可知,向左的力要等于向右的力,G左=G右+f=30N+20N=50N,故左盘中砝码的重应为50N。
故选:B。
16、如图所示,在“探究二力平衡的条件”时,选质量为10g的卡片作为研究对象,在线的两端分别挂上等质量的重物,对卡片施加两个拉力.为探究这两个力满足什么条件才能平衡,则下列说法正确的是( )
A.重物可以选用质量为10g的钩码
B.要使卡片处于平衡状态,卡片两侧的滑轮的高度一定相等
C.实验过程中,应该使卡片处于静止状态
D.为了研究一对平衡力是否必须作用在同一物体上,可以将卡片进行旋转
【分析】A.由题知,质量为10g的卡片作为研究对象,当卡片受到的拉力远大于卡片的重力时,卡片的重力可以忽略不计,此时卡片可以看作只在两个拉力的作用下平衡,据此分析;
B.两个滑轮是否在同一高度,是没有要求的,只要两个力在同一直线上即可;
C.静止时处于平衡状态,受力平衡,便于探究;
D.卡片较软,为了研究一对平衡力是否必须作用在同一物体上,可以将卡片剪断,若旋转两个力还是作用在同一物体上。
【解答】解:A.由题知,质量为10g的卡片作为研究对象,当卡片受到的拉力远大于卡片的重力时,卡片的重力可以忽略不计,此时卡片可以看作只在两个拉力的作用下平衡,故应选质量大的重物来拉卡片,故A错误;
B.两个滑轮是否在同一高度,是没有要求的,只要两个力在同一直线上即可,故B错误;
C.静止时处于平衡状态,受力平衡,便于探究,故C正确;
D.卡片较软,为了研究﹣对平衡力是否必须作用在同一物体上,可以将卡片剪断,故D错误。
故选:C。
二、填空题
17、作用在同一物体上的两个力要平衡,必须满足的条件是:大小______,方向______,作用在______
【答案】 相等 相反 同一条直线上
【详解】
[1]作用在同一物体的两个力必须大小相等,若大小不等,物体不能处于平衡态。
[2]作用在同一物体的两个力方向必须相反,若不相同,则物体会运动。
[3]必须作用在同一条直线上,若将物体扭转一定的角度,物体会转动,不能保持平衡状态。
18、室内天花板上悬挂的吊灯受到_________(选填“平衡”或“不平衡”)力,灯绳对灯的拉力和______是一对平衡力;灯对灯绳的拉力和______________是一对相互作用力。
解:室内天花板上悬挂一只吊灯,吊灯处于静止状态,为平衡状态,竖直方向上受到灯绳对灯竖直向上的拉力和竖直向下的重力作用,这两个力都作用在灯上,大小相等,作用在同一条直线上,是一对平衡力。
灯对灯绳的拉力和灯绳对灯的拉力,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,是一对相互作用力
故答案为:平衡;灯的重力;灯绳对灯的拉力。
19、如图所示,物体重5N,被水平向左的力F压在竖直墙壁上保持静止,当F=10N时,物体受到的摩擦力是______N;当F=20N时,物体受到的摩擦力是______N。
【答案】 5 5
【详解】
[1]用10N的压力把重5N的物体压在竖直墙壁上,物体静止不动,则物体处于平衡状态,物体在竖直方向受重力和摩擦力的作用,此时物体所受的重力和受到的摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡的条件可知,两个力的大小相等,故此时物体受到摩擦力大小等于物体重力的大小为5N。
[2]当压力增大为20N时,物体在竖直墙壁上静止不动,物体处于静止状态,物体在竖直方向上受到的重力和摩擦力是一对平衡力,此时物体所受的重力和受到的摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡的条件可知,两个力的大小相等,故此时物体受到摩擦力大小等于物体重力的大小为5N。
20、一人站在电梯上随电梯一起匀速上升,如图所示,此时人处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态,在图中画出人的受力示意图。
【分析】物体处于静止状态或匀速直线运动状态时,受到的一定是平衡力的作用,然后根据二力平衡的条件对受力物体进行分析,并确定人的重心,最后表示出人所受的力。
【解答】解:因为人站在匀速上升的电梯上,受重力和支持力为平衡力,此时人处于平衡状态;过重心作竖直向下的力(即重力)和竖直向上的力(即支持力);如图所示
21、一架质量为2000kg的轻型直升飞机,静止在空中时,螺旋浆向上的升力是________N.当飞机以3m/s匀速直线下降时,螺旋浆向上的升力是________N.当飞机以5m/s匀速直线下降时,螺旋浆向上的升力将________(选填 “变大”、“变小”或“不变”,g取10N/kg).
【答案】 20000 20000 不变
【解析】
根据得,质量为2000kg的轻型直升飞机重为:
;
物体静止、匀速运动时,都是平衡状态,受到平衡力的作用.
所以无论直升飞机在空中静止、以3m/s匀速直线下降、以5m/s匀速直线下降时,受力都平衡,即螺旋浆向上的升力都为20000N,不会变化.
22、如图所示,不计空气阻力,质量为0.02kg的气球A保持与水平面成45°角的方向匀速直线运动,则气球除了受重力,还要受到一个_______N的力,此力的方向是_________。(g取10N/kg)
解:气球的重力:G=mg=0.02kg×10N/kg=0.2N,
气球在空中做匀速直线运动,因此它受到的力是平衡力,不计空气阻力,气球受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力是一对平衡力,由二力平衡条件可知,浮力的大小为F浮=G=0.2N。
故答案为:0.2;竖直向上的。
23、质量为50kg的小明乘坐电梯上楼,其随电梯运动的速度与时间的关系图像如图所示,则小明匀速运动了 s:在2s时他处于 (平衡/非平衡)状态:在13s时电梯地板对他的支持力 (小于/等于/大于)他的重力。
【分析】根据图像分析匀速运动的时间;物体处于静止或匀速直线运动状态时为平衡状态;根据小明的运动情况判定支持力和重力的大小关系。
【解答】解:由图可知,在3~12s内,电梯运动的速度的速度不变,则此过程中小明做匀速直线运动,所以匀速运动的时间为12s﹣3s=9s;
在2s时,电梯的速度增大,则小明也做加速运动,处于非平衡状态;
在第13s时,电梯运动的速度变小,小明随电梯一起向上做减速运动,受到的合力的方向是竖直向下的,则电梯地板对他的支持力小于他的重力。
故答案为:9;非平衡;小于。
24、如图所示,物体A的质量为500g,物体B的质量为300g,用细绳将两物体连接,松手后,A恰能向右做匀速直线运动,则A受到的摩擦力大小为______N,方向向______。若对A施加一个方向水平向左的拉力使A向左做匀速直线运动,则拉力的大小为______N。(g取10N/kg)
【答案】 3 左 6
【详解】
[1][2]物体A的重力G=mg=500×10-3kg×10N/kg=5N
物体B的重力G=mg=300×10-3kg×10N/kg=3N
用细绳将两物体连接,松手后,物体A恰能向右做匀速直线运动,物体A水平方向上受到拉力和摩擦力的作用,这两个力是平衡力,大小相等,方向相反,拉力方向水平向右,则摩擦力的方向水平向左,摩擦力的大小f=F=GB=3N
[3]物体A匀速直线向左运动时,水平方向上受到水平向左的拉力、水平向右的摩擦力和水平向右的拉力作用,这三个力平衡。因为物体A对水平桌面的压力和接触面的粗糙程度不变,所以此时摩擦力仍为3N。所以F拉=f'+F'=3N+3N=6N
三、解答题
25、(1)如图,请画出静止的小球的受力示意图。
【答案】
【详解】
对小球受力分析可知,小球受到重力和杆对其的支持力,小球受到竖直向下的重力,根据二力平衡可知,小球受到的支持力的方向向上,各力过小球重心,沿各力的方向画有向线段,并用G、F表示,如图所示:
(2)如图所示,一个磁性黑板擦紧贴于竖直黑板面上,刚好沿黑板面竖直匀速下滑,请画出磁性黑板擦在竖直方向上所受到的力。
【答案】
【解析】由图中可知,黑板擦沿黑板面竖直匀速下滑,所以处于受力平衡状态,在水平方向受到压力和墙的支持力,这两个力是一对平衡力;在竖直方向受到重力和摩擦力,这两个力也是一对平衡力,重力方向竖直向下,所以摩擦力方向竖直向上,如下图所示
(3)如图中,轻拉弹簧,水平面上的物体A和B处于静止状态,画出物体A和B的受力示意图。
【答案】
【解析】对A进行受力分析:受到重力GA和支持力FBA,因为A和B间没有相对运动或相对运动趋势,所以A不受摩擦力;对B进行受力分析:在竖直方向上,B受到重力GB、地面对B的支持力F地B和A对B的压力F压三个力的作用;水平方向上受到弹簧向右的拉力F拉和地面对B的摩擦力f地B,由于A和B间没有相对运动或相对运动趋势,所以A对B没有摩擦力的作用。故A受力示意图如甲所示,B受力示意图如乙所示
26、某种绳子能承受的最大的力为5×103N,能提起地上质量为3t的箱子吗?(g取10N/Kg)小明用200N的推力没有推动这个箱子,则箱子受到的摩擦力为多大?此箱子在路面上滑动时,所受阻力位箱子重的0.05倍,小明的推力为多大时,恰好能推着箱子做匀速直线运动?
【答案】(1)不能提起地上质量为3t的箱子;(2)200N;(3)1.5N,恰好能推着箱子做匀速直线运动.
【解析】
质量为3t的箱子的重力:G=mg=3×103kg×10N/kg=3,绳子能承受的最大的力为5×103N,故不能提起地上质量为3t的箱子;小明用200N力推箱子,没有推动,箱子处于静止状态,是由于箱子和地面之间存在摩擦力,并且水平方向受到的静摩擦力和推力是一对平衡力,两个力的大小相等,即此箱子受到的摩擦力等于200N;因为木箱做匀速直线运动,箱子做匀速直线运动时受的推力和摩擦力是一对平衡力,所以推力F=f′=0.05G=0.05×3×104N=1.5×103N;
27、图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验装置。
(1)小华将系于小纸片两端的细线分别跨过左右支架上的滑轮,在线的两端挂钩码,使作用在小纸片上的两个拉力方向相反,并通过调整 来改变拉力的大小,实验中选择小纸片的目的是 (考虑/不考虑)小纸片的重力。当细线两端钩码相同时,小纸片静止不动,说明两个力平衡时的大小相等;
(2)当小纸片静止不动时,小华将小纸片扭转过一个角度,松手后小纸片 不能 (能或不能)平衡。设计此实验步骤的目的是为了探究不在 上的两个力能否平衡。
(3)实验过程中如果想探究不同体的两个力能否平衡,小华如何去做 ;
(4)在探究同一个问题时,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,其主要的原因是 。
A.减少了摩擦力对实验结果的影响 B.小纸片是比较容易获取的资料
C.容易让小纸片在水平方向上保持平衡 D.小纸片容易扭转
(5)大量的实验事实表明,二力平衡的条件是:作用在同一物体上的两个力,必须 、
、 ,这两个力叫平衡力。
【分析】(1)钩码由于重力的作用,会对小纸片施加一个拉力的作用,拉力的大小等于钩码的重力;小纸片重力比较小,可以忽略小纸片的重力;
(2)小纸片转过一个角度,小纸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)二力平衡的条件之一是作用在同一物体上,可用剪刀将小纸片剪开,观察实验现象;
(4)物体放在水平桌面上,物体和水平桌面之间是存在摩擦力的;
(5)二力平衡的条件:作用在同一物体上,大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
【解答】解:(1)小纸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纸片施加了两个向相反方向的拉力,可通过调整钩码的数量,来改变拉力的大小;
实验中选择小纸片,小纸片的重力很小,可以不考虑小纸片的重力;
(2)小纸片转过一个角度,小纸片两端的拉力就不在一条直线上,纸片就会转动,说明了不在同一直线上的两个力不能平衡;
(3)实验过程中如果想探究不同体的两个力能否平衡,可用剪刀把小纸片一剪两半,两个拉力不再作用在同一物体上,纸片向两边运动;
(4)小明把物体放在水平桌面上,物体和水平桌面之间存在摩擦力,木块受到的摩擦力会对实验产生影响。所以小华的实验优于小明的实验,其主要原因是减少了摩擦力对实验结果的影响,故A符合题意;
(5)二力平衡的条件:作用在同一物体上,大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
故答案为:(1)钩码的数量;不考虑;(2)不能;同一直线;(3)用剪刀把小纸片从中间剪断;(4)A;(5)大小相等;方向相反;作用在同一直线上。
28、在“探究二力平衡的条件”活动中。
(1)如果物体只受到两个力的作用,且处于静止状态或匀速直线运动状态,说明这两个力是相互平衡的,实验的设计是选择物体处于______状态来探究的;
(2)小明提出能否利用如图甲所示的实验装置来探究二力平衡的条件?小华认为,若采用小明的方案,必须测出物体所受的拉力和重力的大小来进行比较,分析发现,在小明的方案中,在未知二力平衡条件的前提下,无法测量______力的大小,所以这一方案无法实施下去;
(3)为此,两位同学不断改进并先后设计了三个实验方案,如图乙所示,请你判断出他们改进的先后顺序:________(用字母表示),这样的改进是为了减小______力对实验的影响;
(4)如图内是最终确认的实验方案,此方案中,可忽略______力对实验的影响;
(5)当卡片平衡时,小华将卡片转过一个角度,松手后卡片不能平衡,设计此实验步骤的目的是______。
【答案】 (1)静止 (2)重 (3)BAC 摩擦 (4)重 (5)探究平衡力是否在同一直线上
【详解】
(1)为了方便实验,实验中需要保持物体处于静止状态。
(2)在小明的方案中,只能根据相互作用的关系直接测出拉力的大小,在未知二力平衡条件的前提下,重力无法直接测量,所以这一方案无法实施下去。
(3)B图为滑动摩擦,A图为滚动摩擦,C图只有滑轮间的摩擦,为了减小摩擦力对实验的影响,他们改进的先后顺序BAC,这样可以减小摩擦对实验的影响。
(4)如图丙,是最终确认的实验方案,此方案中,由于卡片的重力远小于钩码的重力,故重力可以忽略不计。
(5)由于卡片旋转,受到的两个拉力的方向就不在一条直线上,通过观察松手后小卡片的运动状态,可以判断受到的两个拉力的关系,所以,设计此实验步骤的目的是为了探究平衡力是否在同一直线上。
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