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
长方体木箱放在水平地面上，木箱上放一木块，则下列分析正确的是
A．木箱受到的重力和地面对木箱的支持力是一对平衡力
B．木箱对木块的支持力和木块对木箱的压力是一对平衡力
C．木箱对地面的压力和地面对木箱的支持力是一对相互作用力
D．地面对木箱的支持力和木块对木箱的压力是一对相互作用力
茶杯静止在水平桌面上，下列说法中正确的是（　　）
A．茶杯受到的重力和茶杯对桌面的压力是一对相互作用力
B．桌子受到的重力和地面对桌子的支持力是一对平衡力
C．茶杯对桌面的压力是由于茶杯发生弹性形变产生的
D．茶杯受到的重力与桌面对茶杯的支持力是一对相互作用力
用如图装置研究二力平衡时，在轻质塑料片两端的细绳上挂等重的钩码，手放开塑料片后，可观察到塑料片将(　　)
A．向左下运动 B．向右上运动
C．仍静止不动 D．转过一定角度
在下列事例中，物体受到平衡力作用的是 (　　)
A．正在圆轨道上转圈的过山车 B．减速进站的火车
C．腾空加速上升的火箭 D．在马路上匀速直线行驶的轿车
在“探究二力平衡的条件”实验中，小明用如图所示的装置，把小卡片两端细线绕过滑轮，并挂上钩码。下列说法中错误的是(　　)
A．选择小卡片的目的是可以不考虑小卡片的重力
B．探究两个力的大小关系时，应观察细线两端所挂钩码的个数
C．探究两个平衡力是否在同一条直线上的操作是旋转小卡片，松手后观察小卡片是否平衡
D．滑轮在实验中的作用是改变力的大小
如图所示，在探究“二力平衡的条件”时，选质量为 10 g 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，则所挂重物质量合适的是(　　)
A．5 g B．10 g
C．200 g D．任意质量均可
如图，汽车在平直的公路上做匀速直线运动，则下列为一对平衡力的是（　　）

A．汽车的牵引力和汽车对地面的摩擦力
B．汽车所受的重力和地面对汽车的支持力
C．汽车所受的重力和汽车对地面的压力
D．汽车对地面的摩擦力和汽车所受摩擦力
顾客站在商场自动扶梯的水平台阶上随自动扶梯匀速上升。顾客在上升过程中 (　　)
A．运动方向不断改变
B．运动状态在不断变化
C．相对于其站立的台阶是静止的
D．受到重力、支持力和摩擦力的作用
氢气球下吊一小重物G在空气中做匀速直线运动，若不计空气阻力和风力影响，而小重物G恰能沿MN方向斜上升，下图中气球和重物G在运动中所处的位置正确的是（　　）
A． B．
C． D．
用30 N的力将一质量为2kg的木块按在墙上，当木块沿竖直墙壁匀速下滑时，受到的摩擦力的大小是(g取10 N/kg)(　　)
A．20N B．30N C．40N D．50N
、填空题
如图所示，测力计的示数是　　 　 　N，测力计对物体A的拉力与　 　 是一对平衡力．
某学习小组利用如图甲体验“模拟引力”之后，又进行了如图乙所示实验：用一根细绳子的一端拴住一个小球，用手抓住绳子的另一端，抡动细绳，让小球在光滑水平面上做圆周运动，用手感受绳子的拉力大小，发现随着速度的加快，感受到绳子的拉力会越来越大。
（1）实验中，在绳子拉力的作用下，小球的运动方向不断改变，这一现象可说明绳子拉力的作用效果是　 　。若绳子断了，小球　 　（选填“还能”或“不能”）继续做圆周运动。
（2）乙实验中，小球在竖直方向上受到的哪两个力是一对平衡力？　 　（不计空气阻力）。
晓彤用20N的水平推力推着重为50N的木箱，在水平地面上做匀速直线运动，则地面对木箱的摩擦力大小为　 　 N．若晓彤将推力增大到30N时，木箱受到的合力大小为　 　 N．
、实验题
为了研究摆锤的摆动，小明用细绳把摆锤悬挂起来，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B时，是否处于平衡状态？　 　。
（2）小明发现摆锤从A点到O点时速度越来越大，他从照片中获得的证据是　 　。
、解答题
根据要求作图：
（1）如图所示，请画出入射光线经过凸透镜折射后的折射光线和这条折射光线再经平面镜MN反射后的反射光线。
（2）水平传送带上的物体随着传送带向右做匀速运动，作出物体所受各力的示意图（力的作用点均画在正方体重心上）.
3.5二力平衡答案解析
、选择题
C
【解析】解：A、地面对木箱的支持力等于木箱与木块重力之和，木箱受到的重力和地面对木箱的支持力大小不相等，不是一对平衡力，故A错误；
B、木箱对木块的支持力和木块对木箱的压力，大小相等、方向相反、作用在同一直线上、不作用在同一物体上，是一对相互作用力．故B错误；
C、木箱对地面的压力和地面对木箱的支持力，大小相等、方向相反、作用在同一直线上、不作用在同一物体上，是一对相互作用力．故C正确；
D、地面对木箱的支持力和木块对木箱的压力，大小不相等，不是一对相互作用力，故D错误．
故选C
（1）二力平衡的条件是：①作用在同一个物体上的两个力；②大小相等；③方向相反；④作用在同一直线上．
（2）相互作用力的条件是：①作用在两个物体上的两个力；②大小相等；③方向相反；④作用在同一直线上．
根据二力平衡的条件和相互作用的条件进行判断．
B
【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、由于茶杯对桌面有压力，所以桌面才支持茶杯，即压力的相互作用力是支持力，故A选项错误；
B、茶杯受到的重力和支持力是一对平衡力，故B选项正确；
C、茶杯对桌面的压力是由于茶杯的重力产生的，故C选项错误；
D、茶杯受到的重力和茶杯受到的支持力是作用在一个物体上，所以重力和支持力不是一对相互作用力，故D选项错误．
故选 B．
C
【解析】二力平衡的条件：大小相等、方向相反、作用在同一物体和同一直线上，据此分析判断。
用如图装置研究二力平衡时，在轻质塑料片两端的细绳上挂等重的钩码，放开塑料片后，两个拉力大小相等，方向相反，作用在同一物体和同一直线上，因此塑料片仍然处于平衡状态，即仍保持静止不动。
故选C。
D
【解析】本题考查平衡力及平衡状态，物体只有在平衡状态下，才会受力平衡，所以只需要找到平衡状态即可，难度不大。
物体受到平衡力，则会处于平衡状态，我们只需在选项中找到平衡状态即可，物体处于静止或者匀速直线运动则为平衡状态，A中过山车处于转圈状态，方向变化，不是平衡状态，不符合；B中火车处于减速，不是平衡状态，不符合；C中火箭处于加速，也不是平衡状态，不符合；则满足条件的为D。
D
【解析】A.选择小卡片的目的是可以不考虑小卡片的重力，避免对两个拉力的平衡产生影响，故A正确不合题意；
B.探究两个力的大小关系时，应观察细线两端所挂钩码的个数，因为拉力由钩码的重力产生，即钩码个数越多，拉力越大，故B正确不合题意；
C.探究两个平衡力是否在同一条直线上的操作是旋转小卡片，松手后观察小卡片是否平衡，故C正确不合题意； D.滑轮在实验中的作用是改变力的方向，故D错误符合题意。故选D。
C
【解析】根据探究二力平衡条件的实验分析判断。
卡片本身有重力，用细线悬空后有向下垂的趋势。如果卡片的重力较大，下垂幅度较大，那么左右两个拉力就不在同一直线上，从而严重影响二力平衡条件的判断。为了减小卡片重力的影响，那么两边钩码产生的拉力要远远大于卡片的重力才行，故C符合题意，而A、B、D不合题意。
故选C。
B
【解析】 A．汽车的牵引力受力物体是汽车，汽车对地面的摩擦力受力物体是地面，不合题意；B．汽车所受的重力和地面对汽车的支持力，受力物体都是是汽车，且大小相等，方向相反，作用在同一直线上，是一对平衡力，符合题意； C．汽车所受的重力受力物体是汽车，汽车对地面的压力受力物体是地面，不合题意；D．汽车对地面的摩擦力受力物体是地面，汽车所受摩擦力受力物体是汽车，不合题意；故选B
平衡力是大小相等，方向相反，作用在同一直线上，关键是作用在同一物体上。
C
【解析】运动状态不变的情况有两种，匀速运动和静止。当物体处于匀速运动状态或静止状态时物体受到平衡力的作用。运动状态包括运动的速度和运动的方向，运动状态不变包括速度大小的不变和速度方向的不变。
由题意可知，顾客随扶梯匀速上升，顾客做匀速直线运动，所以顾客的运动状态不变，AB错误；以台阶为参照物，顾客与台阶的空间位置不变，所以顾客是静止的，C正确；顾客在上升过程中受到重力和支持力的作用，没有摩擦力，D错误。
故选C
D
【解析】（1）若匀速直线运动或静止状态的物体受力，则受到的力一定是平衡力；（2）二力平衡的条件是：大小相等，方向相反，作用在同一物体上，作用在同一条直线上；（3）地面附近的物体受到重力的作用，重力的方向始终是竖直向下的，与物体的运动情况无关．
解：重物在空中沿MN斜向上做匀速直线运动时，如果不计空气阻力和风力影响，
氢气球也要随着该重物做匀速直线运动，而在运动中它们都受到重力的作用，
重力的方向总是竖直向下的，所以氢气球和重物应该在同一条竖直线上．
从题中给出的四个图示中，只有D图符合这一情况．所以D正确，A、B、C不正确．
故选D．
A
【解析】根据二力平衡的知识计算即可。
当木块沿竖直墙壁匀速下滑时，它受到的摩擦力与重力相互平衡，即摩擦力f=G=mg=2kg×10N/kg=20N。
故选A。
、填空题
3.2；物体所受重力
【解析】读图可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，其示数为3.2N；测力计对物体A的拉力与物体所受重力作用在同一个物体上，大小相等、方向相反，并且作用在同一直线上，是一对平衡力．
故答案为：3.2；物体所受重力．
弹簧测力计读数，要看清分度值，然后根据指针的位置读数；
平衡力的条件是：作用在同一个物体上，大小相等、方向相反，并且作用在同一直线上．
（1）力可以改变物体的运动状态；不能
（2）重力和支持力
【解析】（1）物体运动方向的改变和速度大小的改变都是运动状态的变化；当绳子断了时，做圆周运动的向心力消失，据此解答；
（2）分析小球在竖直方向上受到的两个力即可。
(1).实验中，在绳子拉力的作用下，小球的运动方向不断改变，这一现象可说明绳子拉力的作用效果是：力可以改变物体的运动状态。若绳子断了，向心力消失，那么小球不能继续做圆周运动。
（2）乙实验中，小球在竖直方向上受到的重力和支持力是一对平衡力。
故答案为：（1）力可以改变物体的运动状态，不能；（2）重力和支持力
20；10
【解析】解：（1）在水平地面上做匀速直线运动的木箱，受到的是平衡力的作用：竖直方向上的重力与地面对它的支持力是一对平衡力；水平方向上的推力与摩擦力是一对平衡力，因此地面对木箱的摩擦力大小为20N．
（2）若将推力增大到30N时，木箱对地面的压力和木箱与地面间的粗糙程度没有改变，因此木箱受到的摩擦力仍然为20N；
推力和摩擦力属于同一直线上方向相反的两个力，所以木箱受到的合力大小F合=30N﹣20N=10N．
故答案为：20；10．
（1）物体处于静止或匀速直线运动状态时，受到平衡力的作用，二力平衡的条件是两个力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，作用在同一个物体上．
（2）滑动摩擦力与两个因素有关，一是压力大小，二是接触面的粗糙程度；
同一直线上相反的二力的合力，大小等于二力大小之差的绝对值，方向和较大的力的方向相同，即F=|F1﹣F2|．
、实验题
（1）否
（2）摆锤相邻位置间的间隔越来越大
【解析】（1）分析摆锤的受力情况，根据平衡力的四个条件确定它是否受到平衡力；
（2）相邻摆球的间隔的大小关系反映摆球运动路程的大小，利用公式判断速度的变化规律。
(1)在B点时，小球虽然静止，但受到拉力和重力作用，这一对力不在同一直线上，因此不是一对平衡力。
(2)相邻摆球的间隔越来越大，但时间相同，根据公式可知，摆球从A到O点的速度越来越大。
故答案为：（1）否；（2）摆锤相邻位置间的间隔越来越大
、解答题
（1）
（2）
【解析】（1）根据凸透镜的“三条特殊光线”和光的反射定律作图；
（2）根据二力平衡的知识分析物体在竖直方向上受到的力，根据摩擦力产生的条件分析物体是否在水平方向受到摩擦力，最后完全作图。
（1）①与主轴平行的光线，经过凸透镜后，折射光线经过另一侧的焦点；
②将折射光线看作镜面的入射光线，然后通过入射点做垂直镜面的法线，最好在法线另一侧根据“反射角等于入射角”画出对应的反射光线，如下图所示：
（2）①水平传送带上的物体随着传送带向右做匀速运动，它与传送带之间保持相对静止状态，因此它在水平方向上不受摩擦力，即在水平方向上不受力；
②在竖直方向上，物体保持静止状态，即竖直向上的支持力和竖直向下的重力，作用点在重心上，作图如下：
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