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二力平衡
一、选择题(共10小题)
1.小红同学用如图所示的装置“探究二力平衡的条件”,不考虑两边细绳的重力对实验的影响。关于这个实验,下列描述正确的是
A.实验时应尽可能把小车放在粗糙的水平桌面上进行实验
B.只有小车处于静止状态时,小车才受到平衡力的作用
C.两个相同托盘里所放砝码应尽可能选质量较大的
D.将小车扭转一个角度后松手,是为了探究不在同一物体上的两个力是否能平衡
2.如图所示,当右端挂的物体时,物体在平面桌上恰好能向右做匀速直线运动。若不计绳重及绳与滑轮间摩擦,现在要使物体向左做匀速直线运动,则应对物体施加的力为
A.水平向右, B.水平向左, C.水平向右, D.水平向左,
3.下列物体处于平衡状态的是
A.正在离站的火车
B.绕地球转动的“北斗”卫星
C.离开脚后在草地上滚动的足球
D.小明从斜面上匀速滑下
4.二力平衡的条件,错误的是
A.大小相等 B.方向相同
C.作用在同一个物体 D.作用在同一条直线上
5.用细绳将吊灯悬挂在天花板上,如图所示,吊灯保持静止状态,则下列说法正确的是
A.吊灯所受拉力与吊灯所受重力是一对平衡力
B.天花板所受拉力与吊灯所受拉力是一对平衡力
C.吊灯所受重力与细绳所受拉力是一对相互作用力
D.天花板对细绳的拉力与吊灯所受重力是一对相互作用力
6.滑板车重,放置在水平地面上。张智同学重,当他双脚站立在滑板车上时,车和人都保持静止。下列分析正确的是
A.张智同学对滑板车的压力和滑板车对张智同学的支持力是平衡力
B.地面对滑板车的支持力与滑板车的重力是平衡力
C.地面对张智同学的支持力与张智同学的重力是平衡力
D.地面对滑板车的支持力大小为
7.小宇同学用如图所示的装置“探究二力平衡的条件”,不考虑两边细绳的重力对实验的影响。关于这个实验以下描述正确的是
A.实验时要把小车放在粗糙的水平桌面上实验效果更好
B.小车左侧受到的拉力就是左边托盘和盘内砝码的总重力
C.只有小车处于静止状态时,小车才受到平衡力的作用
D.当小车平衡后,小宇将小车转过一个角度,设计此实验的目的是为了探究不在同一直线上的两个力是否彼此平衡
8.如图所示,在竖直平面内用轻质细线悬挂一个小球,将小球拉至点,使细线处于拉直状态,由静止开始释放小球,小球可以来回摆动,若不计空气阻力,以下分析正确的是
A.小球在点时受到重力和拉力作用,二力平衡
B.小球在点时受到重力和拉力作用,二力平衡
C.小球在点时,外力突然消失,小球可能做水平向左的匀速直线运动
D.小球在点时,细线恰好断开,由于受到重力作用,小球将竖直下落
9.自行车是常见的交通工具,骑车出行既健康又环保。周末小华沿水平路面骑自行车去玄武湖公园,下列说法中正确的是
A.骑车以大小不变的速度转弯,车处于非平衡状态
B.车受到的重力与地面对车的支持力是一对平衡力
C.以正在骑行的小华为参照物,路边的树木是静止的
D.停止蹬车车将慢慢停下来,说明力是维持物体运动的原因
10.如图,小球从点由静止释放后自由摆动到另一侧的最高点,点是摆动过程中的最低点。下面说法正确的是
A.小球在点时如果外力全部消失,小球会沿竖直方向下落
B.整个过程中,小球受到的拉力和小球对绳子的拉力始终是一对相互作用力
C.小球在点时受到的重力和拉力是一对平衡力
D.小球在点处于平衡状态
二、填空题(共5小题)
11.运动员将静止的足球踢飞,足球落地后会继续向前滚动,当足球静止在水平地面上时,受到的重力和地面对它的支持力是一对 (选填“平衡力”或“相互作用力” 。
12.如图所示是码头上经常见到的叉车搬运货物的情景,货物放在叉车上,受到重力和支持力的作用。则:
(1)当货物静止时, (选填“大于”“等于”或“小于” 。
(2)当叉车使货物匀速上升时, (选填“大于”“等于”或“小于” 。
(3)当叉车使货物匀速下降时, (选填“大于”“等于”或“小于” 。
13.“足球进校园”推进了39中校园足球的发展,运动员将静止的足球斜向上踢飞,足球在空中飞行到最高点时受 (填“平衡力”或“非平衡力” ;足球落地后会继续向前滚动,是因为 。当足球静止在水平地面上时,它受到的重力和支持力的关系是 (填“平衡力”或“相互作用力” 。
14.跳伞运动员从飞机上跳下,在降落伞打开前速度越来越大,原因是重力 (大于等于小于)空气的阻力;降落伞打开一段时间后会匀速降落,此时运动员受力 (平衡不平衡),受到的空气阻力与之前相比 (变大不变变小)。
15.物体受到几个力作用时,如果保持 状态或 状态,我们就说这几个力相互平衡,物体处于 状态。
三、作图题(共1小题)
16.桌面上静止着一个小球,画出此球所受的一对平衡力。
四、实验探究题(共4小题)
17.阅读资料,完成下面问题。
(1)现象一:如图甲所示,将两个相同的鸡蛋先后从同一高度静止释放,鸡蛋甲落到地板上,摔烂了;而鸡蛋乙落到一块海绵上,完好无损。此现象说明鸡蛋 (填“”或“” 受到的撞击力较小;
现象二:如图乙中所示,一根细线拴着一个重物,把重物拿到一定高度,然后释放,重物可以把细线拉断;如图,如果在细线上端拴段橡皮筋,再从同样的高度释放该重物,细线就不会被拉断。此现象说明图 中细线的拉力较小;
这就是典型的“软着陆”或“缓冲”现象,这种现象背后的物理原因是什么呢?
①现象一中,鸡蛋从接触地板到摔烂的时间为,鸡蛋从接触海绵到抵达最低点的时间为,则 (填“”、“ ”或“” ;
②现象二:图中,细线从刚好拉直到它断开的时间为;图中,细线从刚好拉直到物体下落到最低点的时间为,则小于;
(2)综上分析,导致上述现象中两个力变小的可能原因是 ;
(3)为了进一步探究这种现象,兴趣小组的同学做了一个实验:先后三次让同一个同学骑同一辆自行车,从斜坡上的同一位置由静止开始滑下,每次到达坡底进入同一水路面时用大小不同的力捏刹车,实验数据如下表所示:
实验次数 捏刹车的用力情况 在水平面上滑行时间
1 较小的力
2 较大的力
3 更大的力
由以上实验数据可以得出的结论是:在质量和速度相同的情况下,要使物体停下来,作用 越长,作用力越 ;
(4)下列现象中没有利用缓冲知识的是 。
.自行车坐垫上装减震弹簧 .运动员跳远时跳到沙坑里
.装修时用橡胶锤敲打地砖而不用铁锤 .用撬杠撬石头
18.如图是小欢和小乐探究“二力平衡条件”时的实验情景,回答问题:
(1)据图分析,此实验的研究对象是 ;小欢在实验中保持和相等,将小车扭转一个角度:松手后发现小车无法在原位置静止。小欢进行此实验的目的是探究二力平衡时,必须满足的条件之是两个力 。
(2)小乐在进行上述实验时,将“扭转”错误理解为“翻转”,将车轮朝上放置,结果小车保持原位置静止,在此基础上她又将小车扭转了一定角度,小车仍然在原位置静止,则此时与 (选填“是”或“不是)平衡力。
19.小华和小明用钩码等器材进行物理实验探究:
(1)小华使用弹簧测力计测量钩码的重力,如图甲所示。测量前除了观察弹簧测力计的量程和分度值外,还应将弹簧测力计在 方向调零。
(2)小明提出,测量钩码的重力时,应将钩码挂在弹簧测力计下方并让它处于 状态,这时钩码受到的拉力和重力相互平衡。
(3)小华和小明继续用钩码探究二力平衡的条件,如图乙所示,两边挂上相同数目的钩码,小车保持静止,这样可以探究二力平衡的条件之一是两个力 ,使用小车而不使用木块进行探究是为了减小 对实验的影响。
(4)小华和小明继续使用图丙探究二力平衡的条件。他们将卡片从中间剪断,卡片将 (选填“保持静止”或“不能静止” ,可以探究得出二力平衡的条件之一是两个力必须作用在 上。
20.学习关于物体的平衡条件时,小明同学提出了下列疑问:只受一个力作用的物体能保持平衡状态吗?只受两个力作用的物体一定保持平衡状态吗?物体处于平衡状态时一定只受两个力作用吗?为此,他做了如图所示实验,研究物体处于平衡状态时的受力情况。
(1)他将一小球用一根细线悬挂起来,如图(a)所示,剪断细线后小球落下,如图(b)所示。
(2)他又将一小球用两根细线悬挂起来,如图(c)所示,剪断其中的一根细线,小球发生摆动,如图(d)所示。通过实验他的疑问得到解决。根据实验现象及相关条件,小明同学归纳得出的初步结论:
(1)由图(a)和(b)可知: ;
(2)由图(a)和(c)可知: ;
(3)由图(a)和(d)可知: 。
参考答案与试题解析
一、选择题(共10小题)
1.【答案】
【解答】解:、“探究二力平衡条件”这个实验很重要的一点就是尽量减少物体受到的摩擦力对实验的影响,所以水平面越光滑越好,故错误;
、静止的物体和匀速直线运动的物体都称为物体处于平衡状态,受平衡力作用,故错误;
、小车在桌面上可能会受到摩擦力的作用,实验中为了减小摩擦力对实验的影响,绳子对小车的拉力不能过小,且,所以砝码的质量不能过小,故正确;
、将小车扭转一个角度,两个力不在同一直线上,二力不平衡,故松手后,小车将转动,不能保持平衡;设计此实验的目的是为了探究不在同一直线上的两个力是否平衡,故错误。
故选:。
2.【答案】D
【解答】解:物体水平向右运动时,在水平方向上受到物体对物体施加的水平向右的拉力、水平向左的摩擦力作用,因物体处于匀速直线运动状态,则摩擦力和拉力是平衡力,所以水平向左的摩擦力与向右的拉力大小相等,;
物体水平向左运动和水平向右运动时,由于压力不变,接触面粗糙程度不变,物体受到的摩擦力不变,所以物体水平向左运动时,受到水平向右的摩擦力也是;
物体水平向左匀速直线运动时,水平方向上受到水平向左的拉力、水平向右的拉力(物体对物体施加的)、水平向右的摩擦力,水平向左的拉力和水平向右的拉力、水平向右的摩擦力是平衡力,所以,通过以上分析可知正确。
故选:。
3.【答案】
【解答】解:、正在离站的火车速度越来越快,运动状态发生改变,不是匀速直线运动,处于非平衡状态,故错误;
、绕地球转动的“北斗”卫星方向在不断改变,不是匀速直线运动,处于非平衡状态,故错误;
、离开脚后在草地上滚动的足球速度越来越慢,运动状态发生改变,不是匀速直线运动,处于非平衡状态,故错误;
、小明从斜面上匀速滑下,运动速度和方向不变,做匀速直线运动,处于平衡状态,故正确。
故选:。
4.【答案】
【解答】解:平衡力满足的条件是:“同一物体”、“大小相等”、“方向相反”、“在同一直线上”,所以方向相同是错误的。
故选:。
5.【答案】A
【解答】解:
、吊灯所受拉力与吊灯所受重力,大小相等、方向相反、在同一直线上、作用在同一物体上,是一对平衡力;故正确;
、天花板所受拉力与吊灯所受拉力,二力作用在不同物体上,不是一对平衡力,故错误;
、吊灯所受重力是地球对吊灯的吸引作用,细线所受拉力是吊灯对细线的作用,有3个物体(即吊线、地球和吊灯),所以不是一对相互作用力,故错误;
、天花板对吊线的拉力是天花板对细绳的作用,吊灯所受重力是地球对吊灯的吸引作用,有三个物体(天花板、细绳和吊灯),所以不是一对平衡力,故错误。
故选:。
6.【答案】D
【解答】解:
、张智同学对滑板车的压力和滑板车对张智同学的支持力分别作用在滑板车和张智同学上,所以不是平衡力,故错误;
、地面对滑板车的支持力等于滑板车和张智同学的重力之和,所以地面对滑板车的支持力与滑板车的重力的大小不相等,则二力不是平衡力,故错误;
、张智同学与地面没有直接接触,不会产生弹力,所以张智同学没有受到地面对他的支持力,故错误;
、静置在水平面上的物体对水平面的压力等于物体的重力,所以地面对滑板车的支持力等于滑板车与张智同学的重力之和,即,故正确。
故选:。
7.【答案】D
【解答】解:
、“探究二力平衡条件”这个实验很重要的一点就是尽量减少物体受到的摩擦力对实验的影响,所以水平面越光滑越好,故错误;
、由于小车和桌面之间存在摩擦力,所以小车左侧受到的拉力不一定等于左边托盘和盘内砝码的总重力,故错误;
、静止的物体和匀速直线运动的物体都称为物体处于平衡状态,受平衡力作用,故错误;
、将小车扭转一个角度,两个力不在同一直线上,二力不平衡,故松手后,小车将转动,不能保持平衡;设计此实验的目的是为了探究不在同一直线上的两个力是否平衡,故正确。
故选:。
8.【答案】
【解答】解:.小球在点时受到重力和拉力作用,二力不是作用在同一条直线上,不是一对平衡力,故错误;
.小球从点摆动到的过程中做曲线运动,受到的合力不为零,处于非平衡状态,则小球在点时受到重力和拉力不是一对平衡力,故错误;
.小球在点时,速度不为0,外力突然消失,根据牛顿第一定律可知,小球可能做水平向左的匀速直线运动,故正确;
.小球在点时,速度不为0,细线恰好断开,小球由于惯性水平向右有速度,同时由于受到重力作用,小球有竖直方向的速度,则小球将做曲线运动,故错误。
故选:。
9.【答案】A
【解答】解:
、骑车以大小不变的速度转弯,其运动方向改变,所以车处于非平衡状态,故正确;
、地面对车的支持力等于人和车的总重力,所以车受到的重力与地面对车的支持力大小不等,不是一对平衡力,故错误;
、以正在骑行的小华为参照物,路边的树木与小华之间发生了位置变化,所以树木是运动的,故错误;
、停止瞪车车将慢慢停下来,原因是车受到阻力作用,说明力是改变物体运动状态的原因,故错误。
故选:。
10.【答案】
【解答】解:、小球在点时,在水平相方向上具有一定的速度,如果所有外力同时全部消失,小球不受力,运动状态保持不变,将沿水平方向向右做匀速直线运动。故错误;
、整个过程中,小球受到的拉力和小球对绳子的拉力始终大小相等、方向相反、作用在两个物体上,作用在同一条直线上,是一对相互作用力。故正确;
、小球在点时做圆周运动,处于非平衡状态,故受到的重力和拉力不是一对平衡力,故错误;
、小球到达点时,速度为零,拉力和重力不在同一直线上,此时小球受到的不是平衡力,故处于非平衡状态。故错误。
故选:。
二、填空题(共5小题)
11.【答案】平衡力。
【解答】解:当足球静止在水平地面上时,它受到重力和地面的支持力作用,所以此二力是一对平衡力。
故答案为:平衡力。
12.【答案】等于;等于;等于。
【解答】答:由题和图知,货物在竖直方向上受到两个力的作用,一个是重力,另一个是支持力
(1)货物静止时,货物处于平衡状态,受到的支持力和重力是一对平衡力,则二力的大小相等,即;
(2)(3)无论是货物匀速上升还是匀速下降,都是做匀速直线运动,货物都处于平衡状态,因此受到的力是仍然是平衡力,则。
故答案为:等于;等于;等于。
13.【答案】非平衡力;足球具有惯性;平衡力
【解答】解:运动员将静止的足球斜向上踢飞,足球在空中飞行到最高点时受重力和阻力的作用,这两个力的大小、方向都不相同,所以不是平衡力;
一切物体都具有惯性,落地后的足球由于惯性,要保持原来的运动状态,所以会继续向前滚动;
当足球静止在水平地面上时,它受到的重力和地面的支持力大小相等、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。
故答案为:非平衡力;足球具有惯性;平衡力。
14.【答案】大于;平衡;变大
【解答】解:降落伞没有打开前,所受重力大于阻力,所以下落速度越来越快;
打开后当所受空气阻力与重力相等时,则这两个力平衡,运动员匀速下落。
所以,受到的空气阻力与之前相比变大。
故答案为:大于;平衡;变大。
15.【答案】静止;匀速直线运动;平衡
【解答】解:当物体处于平衡状态时,即处于静止状态或者匀速直线运动状态,这几个力相互平衡。
故答案为:静止;匀速直线运动;平衡。
三、作图题(共1小题)
16.
【答案】
【解答】解:小球处于静止状态,受到竖直向下的重力和桌面对它向上的支持力作用,并且这两个力是一对平衡力,重力从重心竖直向下画,标出符号,支持力从重心竖直向上画,标出符号,注意所画的线段长度要相等。如图所示:
四、实验探究题(共4小题)
17.【答案】 (1);;①;(2)力的作用时间变长;(3)时间; 小; (4)
【解答】解:(1)现象一:力可以改变物体的形状,当将两个相同的鸡蛋先后从同一高度静止释放,鸡蛋甲落到地板上,摔烂了,受到的力为;
而鸡蛋乙落到一块海绵上,完好无损,乙的形变小,受到的力为,说明乙受到的作用力小,即此现象说明鸡蛋撞击海绵时受到的撞击力较小,
即,故鸡蛋受到的撞击力较小;
现象二:当在细线上端拴一段橡皮筋后,再从同样的高度释放该重物,细线不会被拉断,此现象说明细线中的拉力是图中的较小;
①地板比较硬,鸡蛋从接触地面到摔烂的时间比较长,海绵比较软,鸡蛋从接触到抵达最低点的时间比较长,则;
②图中,细线从刚好拉直到它断开的时间为,作用力为;
图中,细线从刚好拉直到物体下落到最低点的时间为,作用力为,
图中的橡皮筋起到一个缓冲的作用,使得图中细线从刚好拉直到物体下落到最低点的时间较长,作用力小,即,。
(2)综上分析,根据、;,知:作用时间越短,作用力越大;
(3)由表格实验数据可知:捏刹车的用力越小,车在水平面上滑行时间越长,越不容易停下来,故可以得出的结论是:在质量和速度相同的情况下,要使物体停下来作用时间越长,作用力越小;
(4)、自行车坐垫上装减震弹簧,是通过弹簧的缓冲延长了作用时间,减小了人受到的缓冲力,故不符合题意;
、运动员跳远时跳到沙坑里,沙坑里的沙对运动员有一个缓冲力,避免对运动员造成伤害,故不符合题意;
、装修时用橡胶锤敲打地砖而不用铁锤是因为橡胶锤有弹性,延长作了用时间,减小了作用力,故不符合题意;
、用撬棒撬石头利用了杠杆的原理,与缓冲没有关系;
故选。
故答案为:(1);;①;(2)力的作用时间变长;(3)时间; 小; (4)。
18.【答案】(1)小车;作用在同一直线上;(2)不是
【解答】解:
(1)由图知,小车在水平方向上受到两个拉力的作用,可利用小车来探究“二力平衡条件”,即研究对象是小车;
将小车扭转一个角度,两个拉力不在同一直线上,放手后发现,小车将无法在此位置平衡,进行此实验的目的是探究二力平衡时,两个力必须满足的条件之一是两个力作用在同一直线上。
(3)将车轮朝上放置,结果小车保持原位置静止,在此基础上她又将小车扭转了一定角度,小车仍然在原位置静止,此时两边的拉力不在同一直线上,二力不平衡,即与 不是平衡力。
故答案为:(1)小车;作用在同一直线上;(2)不是。
19.【答案】 (1)竖直;(2)静止;(3)大小相等;摩擦力;(3)不能静止;同一物体上
【解答】解:
(1)测量物体重力时,由于重力是竖直向下的,应将弹簧测力计在竖直方向调零;
(2)测量物体重力时,当物体静止时,物体受到的重力与弹簧测力计的拉力是一对平衡力,大小相等;
(3)小华和小明在用钩码探究二力平衡的条件时,在小车两边挂上相同数目的钩码,小车处于静止状态,受到平衡力的作用,这样可以探究二力平衡的条件之一是两个力大小相等;乙方案的小车与桌面间的摩擦为滚动摩擦,滚动摩擦远小于滑动摩擦,故乙方案这样的改进是为了减小摩擦力对是实验的影响;
(4)当小卡片平衡时,用剪刀沿虚线迅速剪断小卡片,由于二力不在同一物体上,所以两侧钩码落下,说明二力平衡的又一个条件是这两个力必须作用在同一物体上。
故答案为:(1)竖直;(2)静止;(3)大小相等;摩擦力;(3)不能静止;同一物体上。
20.【答案】(1)只受一个力作用的物体不能保持平衡状态;(2)物体处于平衡状态时不一定只受两个力作用;(3)处于平衡状态的两个力一定在同一直线上
【解答】解:(a)小球受到拉力和重力作用,小球在两个力作用下处于静止状态,小球处于平衡状态。
(b)只受重力作用,小球向下运动,小球处于非平衡状态。
(c)小球受到两个拉力和重力作用,小球在三个力作用下处于静止状态,小球处于平衡状态。
(d)小球在(c)状态,剪断一根线,去掉一个力,小球受到的力不在同一条直线上,小球会摆动,说明两个力不在同一条直线上,小球处于非平衡状态。
由此可知:
(1)由图(a)和(b)可知:只受一个力作用的物体不能保持平衡状态;
(2)由图(a)和(c)可知:物体处于平衡状态时不一定只受两个力作用;
(3)由图(a)和(d)可知:处于平衡状态的两个力一定在同一直线上。
故答案为:(1)只受一个力作用的物体不能保持平衡状态;(2)物体处于平衡状态时不一定只受两个力作用;(3)处于平衡状态的两个力一定在同一直线上。
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