2023-2024学年京改版物理八全同步教学 3.4 二力平衡 同步练习（含解析）

3.4二力平衡
一、单选题
1.甲乙两伞兵在空中匀速下降，两人（包括装备）的总质量相等．甲下降的速度是3m/s，乙的速度是5m/s，所受阻力F甲、F乙之比是( )
A. 3:5 B. 2:5 C. 5:3 D. 1:1
2.公共汽车在平直的公路上匀速行驶，站在车里的人在水平方向上（ ）
A. 受到向前的摩擦力 B. 受到向后的摩擦力 C. 受到汽车对它的牵引力 D. 不受力
3.暑假期间，小明帮助爸爸干农活（如图所示），爸爸用500N的力拉车，小明用200N的力推车，他们合力的大小是（　　）
A. 500N B. 700N C. 300N D. 200N
4.弹簧测力计下挂着一个重15N的物体，手同时用一个竖直向上的力托住这个物体，此时弹簧测力计的示数是10N，则手对物体向上力的大小是（　　）
A. 10N B. 5N C. 0N D. 15N
5.如图所示，是一辆静止在水平面的小车，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2mg
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
6.竖直向上抛出重为G的篮球，篮球在空中所受阻力小于G，在竖直上升的过程中，篮球受到的合力（　　）
A. 大于G B. 等于G C. 小于G D. 等于0
7.一同学用水平力推停放在水平地面上的汽车，没能推动。此时（ ）
A. 人推车的力与车受的重力是一对平衡力 B. 人推车的力与车对人的作用力是一对平衡力
C. 人推车的力的大小小于地面对车的摩擦力 D. 人推车的力的大小等于地面对车的摩擦力
8.一个礼盒装着一份爱心，记载着大家美好的祝愿，图中是小明寄给妈妈的元旦礼盒，静止放在水平桌面上，下列说法正确的是（ ）
A. 桌面对礼盒的支持力和礼盒对桌面的压力是一对平衡力
B. 桌面对礼盒的支持力和礼盒受到的重力是一对平衡力
C. 礼盒受到的重力和桌面对礼盒的支持力是一对相互作用力
D. 礼盒受到的重力和礼盒对桌面的压力是一对相互作用力
9.如图所示，教室里的天花板下面装有多挡位吊扇，当吊扇正常工作时，对于吊扇对天花板的拉力大小与其重力大小的判断，下列说法中正确的是（）
A. 电扇在任意挡位工作时，拉力等于重力 B. 电扇在任意挡位工作时，拉力小于重力
C. 电扇在任意挡位工作时，拉力大于重力 D. 吊扇在高挡位工作时，拉力大于重力
10.铅笔盒放在水平桌面上静止时，在下列各对力中属于相互作用力的是（ ）
A. 铅笔盒对桌面的压力与地面对桌子的支持力 B. 桌子受到铅笔盒的压力与铅笔盒受到的重力
C. 铅笔盒受到的重力与桌面对铅笔盒的支持力 D. 桌面对铅笔盒的支持力与铅笔盒对桌面的压力
二、填空题
11.用一水平力F=30N将重20N的木块压在竖直墙壁上，使其沿墙壁匀速下滑，则木块受到墙壁的摩擦力大小为________，摩擦力的方向________．
12.如图所示，不计滑轮与轴之间的摩擦．当拉力F的大小为15N时，物体沿水平面做匀速直线运动，此时物体受到的摩擦力为________N；将拉力F增大为20N时，物体受到的摩擦力________（选填“增大”、“减小”或“保持不变”）．
13.小明用2N 的力沿水平方向推一辆在水平桌面上的小车．小车以较慢的速度沿力的方向做匀速直线运动．小车受到的摩擦力是________N；当他推着小车以较快的速度在水平桌面上沿力的方向做匀速直线运动时，所用的推力应该________2N（填“大于”“小于”或“等于”）．
14.如图甲所示，重量为4N的正方形铁块，被水平吸引力吸附在足够大的竖直磁性平板上处于静止状态，这时铁块受到的摩擦力大小为________ N；若对铁块施加一个竖直向上的拉力F拉=9N的作用，铁块将沿着该平板匀速向上运动，如图乙所示，此时铁块受到的摩擦力大小为________ N．
15.如图，在水平拉力F的作用下重100 N的物体A，沿水平桌面做匀速直线运动，弹簧秤B的示数为10 N，则拉力F的大小为________N，物体A与水平桌面的摩擦力大小为________ N、
三、解答题
16.在物理课上，同学们在探究二力平衡的条件．小刚想：既然影响力的作用效果的是力的三要素——大小、方向和作用点，那么，应该从两个力的三要素来考虑．于是，他根据自己的经验和感觉作出猜想：二力平衡时，两个力的大小相等，方向相反而且会在一条直线上，他们的作用点应该在同一个物体上。
现在，请你帮他设计实验，验证他关于力的大小的猜想。写出需要的实验器材，说明实验的做法及观察哪些现象、搜集记录哪些数据，最后说明如何验证小刚的猜想是否正确。
友情提示：可以采用画图、列表、文字或其他各种你需要的方式来表达你的设计
四、实验探究题
17.如图所示,小车在水平方向受到两个力的作用,我们通过观察小车在水平方向受到不同的两个力作用时,小车是否处于静止来探究二力平衡需要满足哪些条件.
（1）向两吊盘中加砝码,当两盘中的砝码质量________(选填“相等”或“不相等”)时,小车静止；
（2）保持两吊盘中的砝码质量相等,将小车在桌面上旋转一个角度松手后,小车会转动,直到两边的拉线________；
（3）如果将两边的吊盘挂在小车一端的同一挂钩上,且沿同一方向拉小车,可以发现小车不会静止,这是为了表明小车受到的二力若平衡,必须满足________这一条件而设计的一个步骤；
（4）通过上述过程可知:作用在同一物体上的两个力,只有当大小________，方向________，且作用在________上,这两个力才彼此平衡.
18.请你设计一个验证二力平衡条件的实验装置，并说明实验过程
五、综合题
19.一辆质量为1.4吨的汽车，当它在水平路面上匀速行驶时，汽车受到的阻力为车重的0.03倍，求：
（1）汽车受到的支持力；
（2）行驶时汽车的牵引力．
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】D
【解析】【分析】甲乙两伞兵匀速下降时，重力和阻力是一对平衡力，平衡力的大小相等，根据重力之间的关系可知阻力之比．
【解答】两人（包括装备)的总质量相等，根据G=mg可知，两人（包括装备)的重力相等．
甲以3m/s匀速下降时，阻力和重力是一对平衡力，阻力等于重力．
乙以5m/s匀速下降时，阻力和重力是一对平衡力，阻力等于重力．
故甲乙受到的阻力之比是：F甲：F乙=1：1．
故选D．
【点评】物体处于静止或匀速直线运动状态时，受到平衡力的作用．
2.【答案】D
【解析】【解答】解：①人和车之间既无相对运动也无发生相对运动的趋势，故而没有摩擦力存在于车和人之间，故A、B选项是错误的． ②汽车的牵引力受力物体是汽车，故而人并不会受到牵引力的作用，故C是错误的．
故选D．
【分析】①站在车里的人，处于平衡状态，受到的力是平衡力．②产生摩擦力的条件是：相互接触；已经发生相对运动或者有相对运动的趋势．
3.【答案】B
【解析】【解答】解：已知小明和他爸爸用力的方向相同，并且在同一条直线上，所以其合外力为二力之和，即F=F1+F2=500N+200N=700N；
故选B．
【分析】在力的合成中，作用在同一直线上的两个力，当方向相同时其合力最大，合力大小等于两个力的大小之和．
4.【答案】B
【解析】【解答】解：由于物体重为15N，弹簧测力计的示数是10N，根据合外力为零可知，手对物体向上力的大小是5N，
故选B．
【分析】物体受到竖直向下的重力，竖直向上的弹簧称拉力和手对物体的向上的力，在这三个力的作用下，物体处于静止平衡状态．
5.【答案】A
【解析】【解答】解：根据题意和图示可知，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． 在竖直方向上，小球受到竖直向下的重力，根据二力平衡的条件可知，必然有一个力来平衡这个重力，所以可以确定杆子给小球一个竖直向上的力支持力F，且F=G=mg．
故选A．
【分析】二力平衡条件：作用在同一物体上的两个力，大小相等、方向相反、作用在同一直线上．
处于静止状态或匀速直线运动状态的物体受平衡力作用．
6.【答案】A
【解析】【解答】解：在篮球向上运动的过程中，篮球受竖直向下的重力G，竖直向下的空气阻力f，则篮球受的合力F合=G+f＞G。
故选A。
【分析】先对篮球进行受力分析，然后根据力的合成方法求篮球受的合力，最后做出判断。
7.【答案】D
【解析】
【分析】静止的物体受到平衡力的作用．
汽车静止在水平地面上，竖直方向上受到重力和支持力的作用，这两个力是平衡力．水平方向上受到推力和摩擦力的作用，这两个力是平衡力．
平衡力的条件：大小相等、方向相反、作用在同一个物体上、作用在同一条直线上．
【解答】一同学用水平力推停放在水平地面上的汽车，没能推动，汽车还静止在水平地面上．
竖直方向上受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力，两个力是平衡力，大小相等．
水平方向上受到推力作用，汽车在推力作用下有向前运动的趋势，受到向后的摩擦力，水平方向上受到推力和摩擦力的作用，两个力是平衡力，大小相等．
故选D．
【点评】学生通常认为，汽车没有推动不受摩擦力的作用．汽车没有运动但是汽车有运动趋势，也受摩擦力的作用
8.【答案】B
【解析】【解答】解：A、桌面对礼盒的支持力和礼盒对桌面的压力是作用在不同物体上的两个力，不是一对平衡力．故A错误； B、桌面对礼盒的支持力和礼盒受到的重力，大小相等、方向相反、作用在同一物体上、作用在同一直线上，是一对平衡力．故B正确；
C、礼盒受到的重力和桌面对礼盒的支持力是作用在同一个物体上的两个力，不是一对相互作用力．故C错误；
D、礼盒受到的重力作用在礼盒上，方向竖直向下；礼盒对桌面的压力作用在桌面上，方向垂直于桌面，不是一对相互作用力，故D错误．
故选B．
【分析】（1）判断平衡力要根据二力平衡的条件来分析，一对平衡力必须符合四个条件：大小相等、方向相反、作用在同一物体上、作用在同一直线上；（2）根据我们对相互作用力（一个物体在对另一个物体施力的同时，受到另一个物体的反作用力，相互作用力作用在彼此两个物体上）的理解来判断．
9.【答案】B
【解析】【解答】电风扇静止时受到的重力和固定杆对它的拉力是一对平衡力，即拉力T1=重力G；
电风扇转动时，风扇叶对空气施加了一个向下的力，由于物体 间力的作用是相互的，空气对风扇叶施加了一个向上的反作用力；此时风扇叶受到了三个力的作用，重力G、固定杆对扇叶的拉力T2、空气对扇叶施加的力T′， 风扇在这三个力的作用下在竖直方向上静止，所以G=T2+T′，所以T2＜G．
故选B．
【分析】风扇静止，静止就是一种平衡状态，平衡状态时受到的就是一对平衡力，从而判断出重力G和拉力T的关系；
电风扇转动时，风扇叶片就会对空气施加一个向下的力，由于物体间力的作用是相互的，所以风扇叶受到了一个空气施加的反作用力，此时风扇叶片虽然转动，但位置没有变化，此时风扇叶片依然受到的是平衡力，根据平衡力的知识分析．
10.【答案】D
【解析】【解答】解：A、铅笔盒对桌面的压力，施力物体是铅笔盒，大小等于铅笔盒的重力；地面对桌子的支持力施力物体是地面，大小等于铅笔盒与桌子的重力之和，两者不等大．故不是相互作用力，故A错误． B、桌子受到铅笔盒的压力与铅笔盒受到的重力，这两个力的大小相等，作用在同一直线上，但两者方向相同，都是竖直向下，故不是相互作用力，故B错误．
C、铅笔盒受到的重力，受力物体是铅笔盒；桌面对铅笔盒的支持力，受力物体是铅笔盒，这两个力不是发生在两个物体之间，而是作用在同一物体上，这两个力等大，反向、共线、共物，是一对平衡力，故C错误．
D、铅笔盒对桌面一个向下的压力，同时铅笔盒受到桌面对它的向上的支持力，这两个力大小相等、方向相反，并且在同一直线上，是相互作用力，故D正确．
故选D．
【分析】（1）当一个物体对另一个物体施加力的同时，由于物体间力的作用是相互的，所以该物体同时也受到另一个物体对它施加的力，这个力就是反作用力，这两个力就是相互作用力．（2）相互作用力的成立条件：发生在两个物体之间，大小相等，方向相反，作用在同一直线上．
二、填空题
11.【答案】20N；竖直向上
【解析】【解答】解： 由于木块沿竖直墙壁匀速下滑，所以木块处于平衡状态，受平衡力作用；
竖直方向上摩擦力和重力是一对平衡力，根据二力平衡条件可知：摩擦力等于重力20N，摩擦力的方向与重力的方向相反，即竖直向上．
故答案为：20N，竖直向上．
【分析】根据二力平衡的条件判定摩擦力和物体重力是一对平衡力，然后根据平衡力的特点来解题．
12.【答案】30；保持不变
【解析】【解答】解：（1）物体受力如图所示，物体做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡条件得：f=F+F=15N+15N=30N；（2）当拉力增大为20N时，物体与地面的接触面材料、粗糙程度、物体与地面间的正压力不变，因此物体与地面间的滑动摩擦力保持不变，仍为30N； 故答案为：30；保持不变．
【分析】（1）对物体进行受力分析，由平衡条件求出物体受到的摩擦力；（2）物体间的滑动摩擦力取决于接触面的材料、接触面的粗糙程度、物体间的正压力，与物体受到的拉力大小、物体的运动状态无关．
13.【答案】2；等于
【解析】【解答】小车在水平方向上做匀速直线运动，处于平衡状态，所以其在水平方向上受到平衡力的作用。小车在水平方向上受到的力有推力和摩擦力，根据二力平衡的条件可知摩擦力等于推力都等于2N.小车的速度虽然加快，但仍是匀速直线运动，仍处于平衡状态，所以受到的力仍然是平衡力，摩擦力仍然等于推力；由决定摩擦力大小的因素可知，摩擦力不变，所以推力也不变仍然等于2N.
故答案为：2；等于.
【分析】二力平衡的条件：作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反、并且在同一直线上，则这两个力二力平衡时合力为零.
滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度和压力大小有关系.压力越大、接触面越粗糙，滑动摩擦力越大.
14.【答案】4；5
【解析】【解答】解：重量为4N的正方形铁块在平板上处于静止状态；根据二力平衡的条件，竖直向下的重力G和竖直向上的摩擦力F是一对平衡力，所以，铁块受到的摩擦力大小为4N． 铁块沿着该平板匀速向上运动，所以，它受到的竖直方向上的拉力就等于物体的重力+摩擦力，拉力F=9N，正方形铁块的重力为4N，所以，摩擦力为9N﹣4N=5N．
故答案为：4；5．
【分析】物体静止或匀速向上运动，则受平衡力，竖直方向上所受力为：竖直向下的重力G和竖直向上的摩擦力F，大小相等，方向相反，且作用在同一直线上，作用点在物体的重心．
15.【答案】20；10
【解析】【解答】解：如图所示，弹簧测力计B测出了动滑轮上的绳子上的拉力为10N；则物体A受到拉力为10N；又因物体A做匀速直线运动，则物体A与水平桌面的摩擦力与物体A受到拉力是一对平衡力，则摩擦力大小也是10N；
拉力F=2f=2×10N=20N．
故答案为：20；10．
【分析】要解答本题需掌握物体A匀速运动，受到的合力为零，故A物体所受拉力和摩擦力相等；动滑轮上有两段绳子，拉力F是A所受摩擦力的2倍．
三、解答题
16.【答案】器材：铁架台、小卡片、细线、钩码；
实验设计：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，在线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向相反，且作用在同一直线上，并通过调整钩码数量来调整小卡片所受拉力的大小，如图所示：
记录小卡片平衡时两边钩码的个数，经过多次实验，分析力的大小关系；
如果两个钩码个数总是相等，说明一对平衡力的大小相等。
【解析】【解答】要探究力的作用效果与力的大小的关系，应使力的方向相反、且作用在同一直线上；
器材：铁架台、小卡片、细线、钩码；
实验设计：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，在线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向相反，且作用在同一直线上，并通过调整钩码数量来调整小卡片所受拉力的大小，如图所示：
记录小卡片平衡时两边钩码的个数，经过多次实验，分析力的大小关系；
如果两个钩码个数总是相等，说明一对平衡力的大小相等。
【分析】根据猜想影响力的作用效果的因素有三个，在探究过程中注意运用控制变量法，要探究作用效果与力的大小的关系，应避免力的方向和是否作用在同一直线上对效果的影响。
四、实验探究题
17.【答案】（1）相等
（2）在同一条直线上
（3）方向相反
（4）相等；相反；同一条直线
【解析】【解答】解：（1）向两吊盘中加砝码，当两盘中的质量相等时，小车在水平方向受到的拉力大小相等，小车才能静止；
（2）保持两吊盘中的砝码质量相等，将小车在桌面上旋转一个角度松手后，小车会转动，直到两边的拉线在同一条直线上时小车才能静止；
（3）如果将两边的吊盘挂在小车一端的同一挂钩上且沿同一方向拉小车，小车在水平面上只在一个方向上受到拉力作用，可以发现小车不会静止，只有二力方向相反、大小相等、在同一条直线上时，小车才静止，说明二力平衡必须符合方向相反这一条件．
（4）通过上述实验可知：作用在同一物体上的两个力，只有当大小相等、方向相反、且在同一条直线上这两个力才平衡．
故答案为：（1）相等；（2）在同一条直线上；（3）方向相反；（4）相等；相反；同一条直线． 【分析】二力平衡条件：作用在一个物体上的两个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上。
18.【答案】解：1．在实验桌上用粉笔划一条直线，直线两端桌子边缘处安上两个定滑轮．将小车放在直线中段，用粉笔在桌面上画出小车的四边．然后将小车两端用线系好绕过定滑轮后下端各吊一个质量相等的小盘．往两个小盘里分别放上质量不相等的砝码，可看到小车向砝码较重的一方运动．2．往两个小盘里放上质量相等的砝码，可看到小车保持静止．这时小车受到的两个小盘及其所载砝码的重力相等．这样，又可以得出上述的二力平衡条件．3．将小车一端撤去挂线及重物，换成用手握持测力计，让小车保持静止，记下测力计示数．然后用测力计测出另一端小盘及挂线和砝码的总重，可看到两次读数相等，由此再一次证实了二力的平衡条件．
【解析】【分析】小车在水平方向上只受到两个力，实验时，我们从力的三要素，即力的大小、方向、作用点三方面去探究，看两个力满足什么关系时，小车可以保持平衡．
五、综合题
19.【答案】（1）已知m=1.4t=1.4×103kg，则汽车的重力：G=mg=1.4×103kg×10N/kg=1.4×104N；汽车在水平面上匀速行驶时重力和支持力相等，即F=G=1.4×104N 答：汽车受到的支持力为1.4×104N
（2）汽车受到的阻力：f=0.03G=1.4×104N=420N，汽车做匀速直线运动，在水平方向上二力平衡，汽车发动的牵引力：F=f=420N． 答：行驶时汽车的牵引力为420N．
【解析】【分析】根据汽车所处运动状态进行受力分析，利用二力平衡的条件求出其所受的支持力、牵引力的大小．