3.5 二力平衡的条件 同步练习（含解析）

3.5二力平衡
、选择题
一重为10N的台灯静止在水平书桌上．下列说法正确的是（　　）
A．台灯受到的支持力和台灯对桌面的压力是一对相互作用力
B．台灯受到的重力与桌面对台灯的支持力是一对相互作用力
C．台灯受到的重力和台灯对桌面的压力是一对平衡力
D．台灯受到的重力和桌面对台灯的支持力是一对相互作用力
在下列情景中，F1 和 F2 彼此平衡的是(　　)
A． B．
C． D．
甲、乙两物体在力的作用下，沿竖直向上方向做匀速直线运动(如图)，不计空气阻力，则(　　)
A．甲的速度一定大于乙的速度 B．甲的重力可能等于乙的重力
C．甲一定受平衡力作用 D．乙的运动状态可能发生改变
某新型冠状病毒隔离区使用了一款消毒机器人(如图)，下列关于消毒机器人说法正确的是(　　)
A．机器人受到的重力和地面对它的支持力是一对平衡力
B．机器人对地面的压力和机器人受到的重力是一对平衡力
C．机器人受到的重力和地面对它的支持力是一对相互作用力
D．机器人对地面的压力和机器人受到的重力是一对相互作用力
起重机臂下吊一个重为5×104N的重物，下列情况中钢丝绳对重物的拉力T为（　　）
A．重物静止时，T= 0N
B．重物匀速上升时，T＞5×104N
C．重物匀速下降时，T＜5×104N
D．以上三种情况下，T都等于5×104N
如图所示，运动员利用跳板起跳过程中涉及到的科学知识，下列说法不正确的是（　　）
A．运动员能被弹起说明力可以改变物体的运动状态
B．跳板被压弯说明力可以改变物体的形状
C．运动员对跳板的压力和跳板对运动员的支持力始终是一对相互作用力
D．运动员受到的重力和跳板对运动员的支持力是一对平衡力
一辆卡车在水平路面上匀速行驶，下列选项中的两个力属于平衡力的是（　　）
A．卡车所受的重力和地面对卡车的支持力
B．卡车所受的重力和卡车对地面的压力
C．卡车对地面的压力和路面对卡车的支持力
D．地面对卡车的摩擦力和卡车对地面的摩擦力
随着生活水平的提高，小轿车已进入千家万户．下列有关小轿车说法正确的是（　　）
A．轿车在水平路面上行驶时所受重力和路面对轿车的支持力是平衡力
B．司机及前排乘客在小车行驶时系安全带可以减小惯性
C．轿车行驶时车体上方空气对车向下的压强大于车体下方空气对车向上的压强
D．人用力推静止的车但未推动，是因为人对车的推力小于路面对车的摩擦力
如图，A、B两物块叠放在水平桌面上保持静止。图中分别给出了A、B的受力示意图，其中F1是B对A的压力，F2是地面对A的支持力，F3是A对B的支持力。下列判断合理的是（　　）
A．F2小于GA+F1 B．F1与F2是一对平衡力
C．F1与F3是一对平衡力 D．F3等于GB
如图所示，用水平拉力F拉动物体A在水平地面上匀速运动，物体B静止不动，下列关于A对B的摩擦力及弹簧测力计的示数情况说法正确的是（不计绳和弹簧测力计重）（　　）
A．A对B的摩擦力的方向水平向左
B．弹簧测力计的示数大于A对B的摩擦力
C．弹簧测力计的示数等于A对B的摩擦力
D．弹簧测力计的示数小于A对B的摩擦力
、填空题
如图所示是小欢和小乐探究“二力平衡条件”时的实验情景，回答下列问题。
（1）据图分析，此实验的研究对象是　 　； 小欢在实验中保持F1和F2大小相等，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，必须满足的条件之一是两个力　 　。
（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F1与F2　 　(填“是”或“不是”)平衡力。
2007年10月24日，“长征三号甲”运载火箭搭载“嫦娥一号”在穿越大气层时速度越来越快，此时火箭受到的推力与自身所受的重力　 　(填“相等”或“不相等”)。嫦娥一号卫星的近月制动是非常关键的测控动作，关系到整个任务的成败，因为靠近月球时，如果还保持原来的速度，那么卫星就会从月球身边擦身而过。“刹车”的目的是减慢卫星的飞行速度，则此时卫星受到的力为　 　(填“平衡力”或“非平衡力”)。
如图甲所示是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。
（1）小华利用轻质卡片做实验，是为了忽略卡片的　 　。
（2）将小卡片两边的线分别跨过滑轮，在线的两端挂上钩码(规格相同)，使作用在小卡片上的两个拉力方向　 　，并通过调整　 　来改变拉力的大小。
（3）当小卡片平衡时，小华将小卡片　 　(填“翻转”或“旋转”)一个角度，并且保持两根细线平行，松手后小卡片　 　(填“能”或“不能”)在此位置平衡，设计此实验步骤的目的是探究　 　。
（4）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在图甲所示的情况下，小华下一步的操作是　 　。
（5）当小卡片平衡时，小华将左边滑轮的位置下调(如图乙所示)，目的是研究不在　 　(填“水平方向”或“同一直线”)上的两个力能否平衡。
（6）综上可得，作用在同一物体上的两个力，如果大小　 　、方向　 　，并且作用在　 　，这两个力就彼此平衡。
、实验题
以下是小柯同学探究二力平衡条件时的实验情景。
（1）小柯将系于小卡片（重力可忽略不计）两对角的线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端分别挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向相反，并通过调整　 　来改变拉力的大小；
（2）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在图所示情况下，小柯下一步的操作是将小卡片　 　（填“ 向下移动”、“扭转一个角度”或“从中间剪开”）。
、解答题
有人驾着一辆小汽车在合宁(合肥至南京)高速公路上行驶，在车到如图所示的A处时，看了一下手表，时间正好是上午8时整；当车到B处时，他又看了一下手表，时间是上午8时48分。
（1）求小汽车在A、B间行驶的速度。
（2）若汽车和人总质量为1 600千克，汽车在做匀速直线运动时受到的阻力是重力的0.15倍。此时汽车的牵引力多大？(g取10牛/千克)
3.5二力平衡答案解析
、选择题
A
【解析】二力平衡的条件：大小相等，方向相反，作用在一条直线上，作用在一个物体上；
相互作用力的条件：大小相等，方向相反，作用在一条直线上，作用在不同的物体上；
根据二力平衡的条件和相互作用力的条件对各选项逐一进行分析．
解：A、台灯受到的支持力和台灯对桌面的压力，符合相互作用力的条件，因此是一对相互作用力，故A正确；
B、台灯受到的重力与桌面对台灯的支持力，符合了二力平衡的四个条件，是一对平衡力，故B错误；
C、台灯受到的重力和台灯对桌面的压力，二力方向相同，因此二力不是一对平衡力，故C错误；
D、台灯受到的重力和桌面对台灯的支持力，符合了二力平衡的四个条件，是一对平衡力．故D错误．
故选A．
D
【解析】平衡力的四个条件：大小相等，方向相反，作用在同一物体和同一直线上，缺一不可。
A.两个力不在同一直线上，故A不合题意；
B.两个力大小不等，故B不合题意；
C.两个力没有作用在同一物体上，故C不合题意；
D.两个力大小相等，方向相反，作用在同一物体上和同一直线上，故D符合题意。
故选D。
C
【解析】（1）根据匀速直线运动状态和速度大小是否有关分析；
（2）根据二力平衡的知识分析；
（3）根据平衡力的条件分析；
（4）运动状态的改变包括：①静止变运动；②运动变静止；③速度大小改变；④运动方向改变。
A.甲和乙都做匀速直线运动，但是无法判断它们运动速度的大小，故A错误；
B.根据二力平衡的知识可知，它们受到的拉力和自身重力相互平衡，即G=F。因为它们的拉力不同，所以它们的重力肯定不同，故B错误；
C.因为甲处于匀速直线运动状态，所以它一定受到平衡力作用，故C正确；
D.乙处于匀速直线运动状态，因此乙的运动状态肯定不变，故D错误。
故选C。
A
【解析】平衡力和相互作用力的共同点：大小相等、方向相反、作用在同一直线上；二者的不同点：前者作用在同一物体上，后者作用在两个物体上。
A.机器人受到的重力和地面对它的支持力，二者大小相等、方向相反、作用在同一直线上和同一物体上，是一对平衡力，故A正确；
B.机器人对地面的压力作用在地面上，而机器人受到的重力作用在机器人上，二者没有作用在同一物体上，不是平衡力，故B错误；
C.机器人受到的重力和地面对它的支持力，二者都作用在机器人上，没有作用在两个物体上，不是相互作用力，故C错误；
D.机器人对地面的压力和机器人受到的重力，二者的方向都是竖直向下的，肯定不是相互作用力，故D错误。
故选A。
D
【解析】重物静止，匀速上升，匀速下降，都是平衡状态，故都受到平衡力作用，故三种情形下拉力T都为5×104 N
故选D
物体受到平衡力时，物体将保持静止状态或匀速直线运动状态，不管是匀速上升还是下降都是平衡状态，需要认真领会。
D
【解析】（1）力的作用效果：改变物体的形状和改变物体的运动状态；
（2）平衡力的四个条件：大小相等，方向相反，作用在同一直线上和同一物体上；
（3）相互作用力的条件：大小相等，方向相反，作用在同一直线上和接触的两个物体上。
A.运动员能被弹起说明力可以改变物体的运动状态，故A正确不合题意；
B.跳板被压弯说明力可以改变物体的形状，故B正确不合题意；
C.运动员对跳板的压力和跳板对运动员的支持力大小相等，方向相反，作用在同一直线上和两个物体上，是一对相互作用力，故C正确不合题意；
D.运动员受到的重力和跳板对运动员的支持力二者大小不同，不是平衡力，故D错误符合题意。
故选D。
A
【解析】解：A、卡车静止，卡车所受的重力和地面对卡车的支持力是平衡力关系，A正确；
B、卡车所受的重力和卡车对地面的压力，没有作用在同一物体上，不是平衡力，B错误；
C、卡车对地面的压力和路面对卡车的支持力，分别作用在相互作用的两个物体上，是一对相互作用力，C错误；
D、地面对卡车的摩擦力和卡车对地面的摩擦力，是一对相互作用力，D错误．
故选A．
平衡力的条件：作用在同一物体上、大小相等、方向相反、作用在同一直线上．
A
【解析】解：
A、轿车在水平面上行驶时，受到的重力和支持力就是一对平衡力，物体对水平面的压力是由重力产生的，压力等于重力，此选项正确；
B、司机及前排乘员行驶时系安全带可以减轻由于突然减速造成的伤害，与惯性大小无关，此选项错误；
C、轿车行驶时车体上方空气流动速度快，下方空气流动速度慢，空气对小车向下的压强小于车体下方空气向上的压强，此选项错误；
D、人用力推静止的车但未推动，是因为人对车的推力等于路面对车的摩擦力，此选项错误．
故选A．
（1）水平路面对物体的支持力和物体的重力是一对平衡力；
（2）惯性是物体本身具有的性质，决定于物体质量的大小，与其它因素无关；
（3）在流体中，流动速度越大的位置，压强越小；
（4）静止的物体受到平衡力的作用．
D
【解析】（1）物体之间力的作用是相互的，一个物体对另一个物体施加力的作用时，也同样受到另一个物体对它的力的作用。相互作用力必须同时符合大小相等、方向相反、作用在同一直线上作用在不同物体上。
（2）在平衡力作用下物体处于静止或匀速直线运动状态；作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且在同一条直线上这两个就是一对平衡力。
对物体B受力分析，竖直方向上受到重力GB和物体A对其向上的支持力，这是一对平衡力；将AB看做一个整体，此时地面对A的向上的支持力和AB受到的总重力相互平衡。
A、将AB看做一个整体，此时地面对A的向上的支持力和AB受到的总重力相互平衡，所以F2=GA+GB，故判断不合理。
B、 F1是B对A的压力，作用在A上，大小等于物体B的重力，即F1=GB；F2是地面对A的支持力，大小为（GA+GB）, 即F2= GA+GB，两者大小不相等，故判断错误。
C、F1是B对A的压力，作用在A上，大小等于物体B的重力；F3是A对B的支持力，作用在B上，大小等于物体B的重力，这是一对相互作用力，故判断错误。
D、F3是A对B的支持力，因为B处于静止状态，所以F3与B物体受到的重力是一对平衡力，故F3=GB，故判断正确。
故答案为：D
C
【解析】解：
A、因为A在水平面上向右作匀速直线运动，因此A受到地面和物体B水平向左的摩擦力，则A对B的摩擦力水平向右；故A错误；
BCD、因为AB之间发生相对滑动，因此A对B的摩擦力为滑动摩擦力；由于B处于静止状态，因此B受到弹簧测力计的拉力等于A对B的摩擦力，并且二力是一对平衡力，大小相等；故BD说法错误，C正确；
故选C
（1）当两物体发生相对运动时，受到的摩擦力为滑动摩擦力；
（2）一般情况下，滑动摩擦力的方向与物体运动的方向相反；
（3）物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，受平衡力作用．据此分析解答．
、填空题
（1）小车；作用在同一直线上
（2）不是
【解析】（1）根据图示分析可确定研究对象。二力平衡的条件之一是作用在同一条直线上；
（2）静止或做匀速直线运动的物体受到平衡力的作用，当两个力满足四个条件时，才是一对平衡力，即“作用在同一个物体上、大小相等、方向相反、在同一条直线上”。（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F1与F2 不是平衡力。
不相等；非平衡力
【解析】如果物体处于静止状态或匀速直线运动状态，那么物体就处于平衡状态；平衡状态的物体受到平衡力，否则受到非平衡力。
“长征三号甲”运载火箭搭载“嫦娥一号”在穿越大气层时速度越来越快，此时火箭处于非平衡状态，因此受到的推力与自身的重力不相等；刹车”的目的是减慢卫星的飞行速度，此时火箭还是处于非平衡状态，因此此时卫星受到的力为非平衡力。
故答案为：不相等；非平衡力
（1）重力
（2）相反；钩码个数
（3）旋转；不能；不在同一条直线上的两个力能否平衡
（4）把小卡片剪成两半，观察小卡片能否平衡
（5）水平方向
（6）相等；相反；同一条直线上
【解析】（1）当卡片的重力很小时，可以将其忽略，此时卡片只受水平方向上的两个拉力，从而减小实验误差；
（2）根据二力平衡时“方向相反，大小相等”分析解答；
（3）根据二力平衡时“在同一直线上”分析解答；
（4）想办法将纸片变成两个物体即可；
（5）分析左边滑轮下调后哪个因素改变即可；
（6）根据二力平衡的条件解答。
（1）小华利用轻质卡片做实验，是为了忽略卡片的重力。
（2）将小卡片两边的线分别跨过滑轮，在线的两端挂上钩码(规格相同)，使作用在小卡片上的两个拉力方向相反，并通过调整钩码个数来改变拉力的大小。
（3）当小卡片平衡时，小华将小卡片旋转一个角度，并且保持两根细线平行，松手后小卡片不能在此位置平衡，设计此实验步骤的目的是探究不在同一条直线上的两个力能否平衡。
（4）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在图甲所示的情况下，小华下一步的操作是：把小卡片剪成两半，观察小卡片能否平衡；
（5）当小卡片平衡时，小华将左边滑轮的位置下调(如图乙所示)，目的是研究不在水平方向上的两个力能否平衡。
（6）综上可得，作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且作用在同一条直线上，这两个力就彼此平衡。
、实验题
（1）钩码个数
（2）从中间剪开
【解析】（1）细线上的拉力由钩码的重力产生，因此改变钩码的个数就改变了钩码的重力，即改变了细绳上受到的拉力；
（2）将卡片一分为二，每个卡片上只受到一个拉力的作用，这时可以探究两个力是否必须作用在同一物体上。
(1)小柯将系于小卡片（重力可忽略不计）两对角的线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端分别挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向相反，并通过调整钩码个数来改变拉力的大小；
(2)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在图所示情况下，小柯下一步的操作是将小卡片从中间剪开。
故答案为：（1）钩码个数；（2）从中间剪开
、解答题
（1）解：s＝120千米－40千米＝80千米，
t＝48分钟＝0.8小时，
所以汽车行驶的速度v＝ ＝ ＝100千米/时
（2）解：重力G＝mg＝1 600千克×10牛/千克＝16 000牛，
阻力f＝0.15×16 000牛＝2 400牛，
由二力平衡条件可得，
汽车的牵引力F＝f＝2 400牛。
【解析】（1）由AB两个标志牌可知AB两地之间的路程s，两次看表时间之差为通过两地的时间t，利用公式v=可知汽车在 A、B间行驶的速度 ；（2）已知汽车和人总质量，利用G=mg求出汽车和人的总重力；已知阻力f=0.15G可求出汽车所受的阻力，汽车做匀速直线运动时，汽车受到的牵引力和阻力是一对平衡力，由平衡条件求出汽车发动机的牵引力。
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