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
如图所示，小球放在光滑的墙角。已知地面水平，墙面竖直，球与墙面相互接触，则下列关于小球受力情况的示意图正确的是(　　)
A． B．
C． D．
下列情景中，处于平衡状态的是(　　)
A．绕地球匀速运行的卫星 B．加速追赶猎物的猎豹
C．下落的苹果 D．匀速下降的跳伞运动员
重力相同的a、b两件货物在两台吊车钢索的牵引下竖直向上运动，它们运动的s-t图像分别如图甲、乙所示，则在图像描述的运动过程中(　　)
A．它们都做匀速直线运动
B．前6秒内，a货物运动的平均速度小于b货物运动的平均速度
C．b货物所受重力和钢索对它的牵引力是一对平衡力
D．a货物所受重力和钢索对它的牵引力是一对作用力与反作用力
如图，小晨同学从光滑程度未知的斜面上匀速直线下滑，小晨下滑过程中是否受到摩擦力，以及下滑过程中我们若把滑梯对小晨的所有作用力等效为一个力 F，则 F 的方向是？下列说法正确的是(　　)
A．一定受摩擦力；F 方向竖直向上
B．可能受摩擦力，F 方向平行于斜面向上
C．可能受摩擦力；F 方向垂直于斜面向上
D．不受摩擦力；F 方向垂直于斜面向上
小明同学骑着自行车在水平路面上行驶，下列分析正确的是(　　)
A．自行车加速前进时，它的惯性变大
B．自行车对地面的压力与地面对自行车的支持力是一对平衡力
C．停止蹬车，车的速度会减小，此过程中车受到非平衡力的作用
D．如果自行车在行驶中所受到的力全部消失，那么车会慢慢停下来
在汽车中悬线上挂一小球。当汽车运动时，小球的悬线将与竖直方向成某一固定角度，如图所示。若汽车底板上还有一个跟其相对静止的物体M，则关于汽车的运动状态和物体Ｍ的受力情况正确的是(　　)
A．汽车一定向右做匀速直线运动
B．汽车一定向左做匀速直线运动
C．M除受到重力、汽车底板的支持力作用外，还一定受到向右的摩擦力作用
D．M受到重力、汽车底板的支持力、向左的摩擦力作用
下列图示中标注的两个力属于一对平衡力的是(　　)
A．推拉方向盘
B．推手
C．推拉小车
D．提着水桶不动
一辆汽车在高速公路上分别以v1、v2、v3的速度匀速直线行驶，且v1＜v2＜v3．其牵引力分别为F1、F2、F3，不考虑空气阻力，则（　　）
A．F1=F2=F3 B．F1＞F2＞F3 C．F1＜F2＜F3 D．无法确定
如图所示，将物理书放在水平桌面上，下列说法正确的是（　　）
A．书对桌面压力就是书的重力
B．书对桌面的压力和桌面对书的支持力是一对相互作用力
C．书对桌面的压力和桌面对书的支持力是一对平衡力
D．如果书受到的所有的力都消失，它会掉在地上
物体在水平地面上做直线运动，当物体运动的路程和时间图像如图甲时，受到的水平推力为F1；当物体运动的速度和时间图像如图乙时，受到的水平推力为F2，两次运动时的速度分别为v1、v2。则下列关系正确的是(　　)
A．F1=F2 ；v1>v2 B．F1=F2； v1C．F1>F2 ；v1>v2 D．F1、填空题
起重机的钢绳吊着5×103N的重物，先以0.5m/s的速度匀速上升，后静止在空中，再以1m/s的速度匀速下降，在这三个运动状态下，钢绳对重物的拉力分别为F1、F2、F3，则F1 　 　F2 　 　F3（填“＞”、“＜”或“=”）
一个足球静止放在水平地面上，地面对足球有支持力．与该支持力相平衡的力是　 　 ，与该支持力是相互作用的力是　 　 ．踢出去的足球在空中飞行时，受到　 　 力的作用（不计空气阻力），若飞行过程中，所有力都同时消失，足球将做　 　 ．
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）。
、实验题
在“探究二力平衡的条件”实验中，小明选择了如图的装置，把小卡片两端细线绕过滑轮，并挂上钩码．
（1）该装置中，滑轮的作用是　 　；
（2）当小卡片平衡时，小明将小卡片转过一个角度，松手后小卡片　 　 （选填“能”或“不能”）平衡．
（3）图中的小卡片已处于静止状态，小明用剪刀把小纸片一剪两半，纸片向两边运动．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？　 　 ．
、解答题
如图是某同学在国庆节期间乘汽车随父母外出旅游时根据汽车运动情况绘成的 s-t 图，请据图分析：
（1）求汽车在 0～16h 内的平均速度？
（2）若汽车总质量为 6000kg，沿水平路面匀速直线运动，受到的阻力是车重力的 0.05 倍，此时发动机的牵引力为多大？
3.5二力平衡答案解析
、选择题
B
【解析】（1）光滑说明没有摩擦力；
（2）根据力与运动的关系，由小球放在墙角静止可知，小球受到平衡力的作用，据此可以判断选项。
由分析可知静止在墙角的小球受到平衡力的作用，A、C、D都不是平衡力，错误；B图中小球受到重力和支持力的作用保持平衡，B选项正确。
故选B
D
【解析】当物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，它处于平衡状态，据此分析判断。
A.绕地球匀速运行的卫星，它的运动轨迹为曲线，没有做匀速直线运动，故A不合题意；
B.加速追赶猎物的猎豹，它的速度不断增大，没有做匀速直线运动，故B不合题意；
C.下落的苹果，它的运动速度越来越大，没有做匀速直线运动，故C不合题意；
D.匀速下降的跳伞运动员，他做匀速直线运动，处于平衡状态，故D符合题意。
故选D。
B
【解析】（1）根据图像的形状分析物体的运动状态；
（2）根据公式 分析判断；
（3）根据平衡力的条件判断；
（4）根据相互作用力的条件判断。
A.甲的图像为一条通过坐标原点的斜线，则甲做匀速直线运动。乙的图像为一条曲线，则乙不做匀速直线运动，故A错误；
B.根据图像可知，在前6s内，甲的路程为0.4m，而乙的路程大于0.4m，根据 可知，甲的平均速度小于乙的平均速度，故B正确；
C.b货物没有做匀速直线运动，则它不处于平衡状态，即它的重力与钢索对它的牵引力不平衡，故C错误；
D.甲图中，物体做匀速直线运动，处于平衡状态，则它受到的a货物受到的重力和钢索对它的牵引力相互平衡，即二者作用在同一物体上，肯定不是相互作用力，故D错误。
故选B。
A
【解析】（1）摩擦力产生的条件：①两个物体相互接触；②做相对运动或有相对运动的趋势；
（2）对人进行受力分析，根据二力平衡的条件进行判断即可。
（1）小晨同学从光滑程度未知的斜面上匀速直线下滑，因为他与斜面接触且做相对运动，所以肯定受到摩擦力。
（2）小晨受到沿斜面向上的摩擦力，与斜面垂直向上的支持力和竖直向下的重力；因为他做匀速直线运动，所以受到平衡力；根据二力平衡条件可知，如果将斜面施加的力等效为一个力，那么这个力肯定与重力平衡，那么方向自然是竖直向上。
故选A。
C
【解析】（1）惯性的大小只与物体的质量大小有关；
（2）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；
（3）当物体保持静止状态或匀速直线运动状态时，受到平衡力；
（4）由于惯性，物体都有保持运动状态不变的性质。
A.自行车加速前进时，它的质量不变，惯性不变，故A错误；
B.自行车对地面的压力作用在地面上，地面对自行车的支持力作用在自行车上，二者没有作用在同一物体上，因此不是一对平衡力，故B错误；
C.停止蹬车，车的速度会减小，它的运动状态发生改变，处于非平衡状态，即此过程中车受到非平衡力的作用，故C正确；
D.如果自行车在行驶中所受到的力全部消失，那么车不会停下来，而是保持匀速直线运动状态，故D错误。
故选C。
C
【解析】（1）（2）根据惯性的知识分析汽车的运动状态；
（3）（4）根据二力平衡的条件从竖直和水平两个方向，对M进行受力分析。
如果汽车做匀速直线运动，无论向左还是向右，那么小球的悬线都会保持竖直状态。当汽车的速度发生改变时，小球由于惯性会保持原来的运动状态。根据图片可知，此时小球向左摆动，可能情况为：①汽车原来向右运动，小球偏后，说明小球的速度小于汽车的速度，即汽车向右加速；
②汽车原来向左运动，小球偏前，说明小球的速度大于汽车的速度，即汽车向左减速；
故A、B错误；
M在竖直方向上保持静止状态，受到向上的支持力和向下的重力平衡；根据小球的摆动情况可知，物体M相对地面有向左运动的趋势，因此肯定会受到地面向右的摩擦力作用，故C正确，D错误。
故选C。
D
【解析】平衡力的条件：大小相等、方向相反、作用在同一物体和同一直线上。
A.推拉方向盘时，两个力不在同一直线上，不是平衡力，故A不合题意；
B.推手时，两个力分别作用在两个人身上，即没有作用在同一物体上，不是平衡力，故B不合题意；
C.推拉小车时，两个力的方向相同，不是平衡力，故C不合题意；
D.提着水桶不动时，水桶的重力竖直向下，提力竖直向上，二者大小相等、方向相反、作用在同一物体和同一直线上，为一对平衡力，故D符合题意。
故选D。
A
【解析】解：
汽车在水平方向上受到摩擦力和牵引力的作用；因汽车在水平公路上匀速行驶，所以在水平方向受力平衡，即汽车受到的摩擦力大小等于汽车的牵引力，因在不同的速度下汽车均处于匀速直线运动状态，每次的牵引力均等于其受到的摩擦力，摩擦力不变，则牵引力相等，即F1=F2=F3．
故选A．
（1）静止的物体和匀速直线运动的物体受到平衡力的作用，根据平衡力条件判断摩擦力的大小．
（2）摩擦力跟压力大小和接触面粗糙程度有关，跟其它因素没有关系．
C
【解析】一对平衡力是指作用在同一个物体上两个力，大小相等、方向相反且作用在同一条直线上；一对作用力与反作用力是两个物体间的相互作用力，它们也是大小相等、方向相反且作用在同一条直线上，但它们是作用在两个物体上，施力物体与施力物体刚好相反，且力的性质一定相同，同时产生、同时消失．
解：
A、书对桌面的压力是由于书形变引起的，重力是由于地球的吸引而一起的，不是同一个力，故A错误；
BC、书受到的重力和桌面对书的支持力大小相等、方向相反且作用在同一条直线上，是一对平衡力，故B错误，C正确；
D、如果书受到的所有的力都消失，书会保持静止状态，故D错误；
故选C．
B
【解析】根据图像分析物体的运动状态，然后根据二力平衡的知识比较推力的大小关系即可。
根据甲图可知，物体运动的路程随时间的变化图像为一条通过坐标原点的斜线，因此物体做匀速直线运动；根据图乙可知，物体同样做匀速直线运动。即两种情况下，物体都处于平衡状态，即受到的推力与摩擦力大小相等，方向相反。因为物体受到的摩擦力保持不变，所以它受到的推力相等，即F1=F2。
根据甲图可知，物体的速度为：；根据乙图可知，物体的运动速度v2=4m/s，则v1故选B。
、填空题
=；=
【解析】解：当物距匀速上升、静止或匀速下降时，受到的拉力与重力都是平衡力，大小都等于重力，所以F1=F2=F3．
故答案为：=；=．
平衡状态指的是静止状态和匀速直线运动状态，平衡状态时受到的力就是平衡力；平衡力的大小相等，方向相反．
重力；压力；重；匀速直线运动
【解析】解：（1）静止在水平地面上足球，处于平衡状态，竖直方向受到的重力和支持力是一对平衡力；足球对水平地面的压力和受到的支持力是一对相互作用力；
（2）踢出去的足球在空中飞行时，受到重力的作用，若飞行过程中，所有力都同时消失，运动状态不变，即足球将做匀速直线运动．
故答案为：重力；压力；重；匀速直线运动．
（1）匀速直线运动或静止状态都属于平衡状态，平衡状态的物体受到的力为平衡力；
（2）一对相互作用力的条件包括：大小相等、方向相反、作用在同一直线上、但作用在两个物体上；
（3）物体由于吸引而具有的力是重力，地球表面的一切物体均受到重力的作用；
（4）力是改变物体运动状态的原因．
（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
、实验题
（1）改变拉力的方向
（2）不能
（3）作用在同一个物体上
【解析】解：（1）实验中用钩码的重力来拉动小卡片，重力的方向是竖直向下的，拉力是水平的，只能通过定滑轮来改变拉力的方向．
（2）将小卡片转过一个角度，此时小卡片受到的两个拉力不在同一直线上，因此松手后小卡片不能平衡．
（3）小明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．
故答案为：（1）改变拉力的方向；（2）不能；（3）作用在同一个物体上．
（1）定滑轮不省力，但是可以改变力的方向；
（2）二力平衡的条件是：作用在同一个物体上的两个力，大小相等、方向相反、作用在同一直线上．
、解答题
（1）解：
（2）解：
【解析】（1）由 s-t 图象可知汽车行驶的总路程为s=1500km，时间t=16h，根据v=s/t求出平均速度；（2）因为汽车沿水平路面做匀速直线运动 ，所以发动机的牵引力和受到的阻力是一对平衡力，根据二力平衡条件可知F=f=0.05G=0.05mg。
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