8.2二力平衡
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.如图所示,在弹簧测力计下挂一重物A及吊篮B,一人站在吊篮中用100N的力竖直向下拉A,他们都保持静止,弹簧测力计示数将( )
A.比不拉时增加100N B.比不拉时减少100N
C.读数不变 D.条件不足,无法判断
2.不计空气阻力,,当用绳子以1 m/s的速度匀速提升重物时,所用拉力是30 N,然后又让重物以5m/s的速度匀速下降,则匀速下降时绳子对重物的拉力为
A.0N B.15N C.30N D.45N
3.某创新实验小组制作一个半径为12.00cm的圆盘,将3个相同的弹簧的一端均匀固定在圆环上,另外一端固定打结,结点恰好在圆心O处,如图所示,已知弹簧(质量不计)的自然长度均为9.00cm,弹簧的劲度系数。将圆盘水平放置,在结点O处悬挂一瓶矿泉水,缓慢释放直至平衡时测得结点下降了5.00cm,则矿泉水受到的重力大小为( )
A.0.5N B.1.3N C.1.5N D.3.9N
4.我国大型隐身无人攻击机“利剑”的首飞成功,使我国成为世界上第三个拥有大型隐身无人攻击机的国家.下列有关“利剑”说法正确的是( )
A.飞机在加速上升过程中,一定受到非平衡力的作用
B.飞机在加速上升过程中,以大地为参照物飞机是静止的
C.飞机飞行时,发动机将机械能转化为内能给飞机提供动力
D.飞机机翼上凸下平,使机翼上方气体流速慢压强小,从而获得向上的升力
5.作用在一个物体上的两个力F1、F2的合力F=300N,其中F1=200N,且F1、F2在同一直线上,则另一个力F2的大小是( )
A.100N B.500N
C.100N或500N D.100N或400N
6.泸州“国窖1573”闻名世界。我市国窖广场的水平地面上竖直放置了“中国第一窖”的石头纪念标志,如图所示。下列说法中正确的是( )
A.由于该石头静止在地面上,所以没有惯性
B.石头对地面的压力和石头所受的重力是一对相互作用力
C.石头所受重力和地面对石头的支持力是一对平衡力
D.地面对石头的支持力小于石头对地面的压力
7.打篮球可以训练脑部的思考和判断能力、控制体重与改变体形,深得中学生的喜爱。同学们在篮球训练时,下列分析正确的是( )
A.篮球上升到最高点时受平衡力的作用
B.篮球在上升、下降过程中,惯性大小变化
C.假如正在上升的篮球所受的力全部消失,它将做匀速直线运动
D.篮球离开手后还能继续向上运动是由于受到惯性的作用
8.用绳分别系住甲、乙两个质量相等的物体,使它们在竖直方向上运动。甲物体匀速上升,绳的拉力为;乙物体匀速下降,绳的拉力为。忽略空气阻力,则拉力和的大小关系为( )
A. B. C. D.无法判断
9.射箭时,拉开的弓弦能将箭射出,箭离开弓弦后还能继续飞行,小明根据这一现象得出了以下结论:其中说法正确的是( )
①弓弦对箭施加的力改变了箭的运动状态
②弓弦对箭施加了力,同时箭对弓弦也施加了力
③箭在惯性作用下仍能继续飞行
④在空中飞行的箭若不受任何力作用,将处于静止状态
A.只有①② B.只有①③
C.只有③④ D.只有①②③
10.下列物体中,受到平衡力的是( )
A.正在腾空而起的火箭 B.在平直轨道上匀速行驶的火车
C.沿光滑斜面下滑的木块 D.自由竖直下落的石子
二、判断题
11.判断题:下列是一些有关描述及方法,请你在认为“正确的说法”后面打“√”,“错误的说法” 后面打“×”。
(1)地球同步卫星相对地球静止,相对月亮运动,因为运动和静止有相对性。( )
(2)赛跑时,用相同的路程比较时间的办法来比运动的快慢,是控制变量法。( )
(3)为了描述光传播的路径和方向,物理学中引入“光线”,属于建立模型法。( )
(4)我们要注意科学用眼,保护眼睛,如果近视了,可以用凹透镜进行矫正。( )
(5)牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上直接归纳出来,是经验归纳法。( )
(6)同一直线上两个力合成时,其合力的大小一定比其中任何一个分力都大。( )
三、填空题
12.吊车以2m/s的速度将重物1×105N匀速向上提起,这时钢索对重物的拉力是 N;若钢索改为以3m/s的速度使重物匀速下降,此时钢索对重物的拉力大小是 N。
13.如图所示,两个相同的木模,质量均为m(细线质量忽略不计),装置在水平面上按一个“互”字型静置,上方木模呈图示的“悬浮”效果(Tensegrity)结构原理,图中短线a上的张力F1 mg,水平面所受装置压力F2 2mg(以上均选填“>”“<”或“=”)。
14.2022年3月5号,西昌卫星发射中心发射了长征2号丙运载火箭,上面有六颗02批卫星和一颗商业遥感卫星,卫星脱离火箭后,受 (选填“平衡力”或“非平衡力”),卫星由于具有 能继续向前运动。
15.如图所示,物体A的质量为500g,物体B的质量为300g,用细绳将两物体连接,松手后,A恰能向右做匀速直线运动,则A受到的摩擦力大小为 N,方向向 。若对A施加一个方向水平向左的拉力使A向左做匀速直线运动,则拉力的大小为 N。(g取10N/kg)
16.如图所示,用弹簧测力计水平向右拉动一个长方体木块在水平桌面上做匀速直线运动,木块受到的摩擦力为 N。
四、综合题
17.如图所示,甲物体重30N,乙物体重20N,甲乙均静止,不计测力计自重。
(1)测力计示数为 N,甲所受的合力为 N。
(2)在图中画出乙所受力的示意图 。
18.请根据下述材料,回答下列问题:
空气对球形物体的阻力
日常生活中存在这样的现象:飞机、轮船、汽车等交通工具运行时,受到空气阻力;人在水中游泳、船在水中行驶时,受到水的阻力;百米赛跑时,奔跑得越快,我们感到风的阻力越大,这是什么原因呢?
查阅相关资料得知:物体在流体中运动时,会受到阻力作用,该阻力叫做流体阻力.流体阻力大小跟相对运动速度大小有关,速度越大,阻力越大;跟物体的横截面积有关,横截面积越大,阻力越大;跟物体的形状有关,头圆尾尖(这种形状通常叫做流线型)的物体受到的阻力较小.物体从高空由静止下落,速度会越来越大,所受阻力也越来越大,下落一段距离后,当阻力增加到与重力相等时,将以某一速度做匀速直线运动,这个速度称为收尾速度.
某科学活动小组做了“球形物体在空气中下落时,受到的阻力大小与球的半径和速度关系”的实验,测量数据见下表.(取)
球体编号 1 2 3
球体质量()
球体半径()
球体收尾速度()
(1)1号球受到空气阻力的最大值是 .
(2)分析半径相同的球,收尾速度的大小与 有关.
(3)对于3号球,当速度为时,受到的空气阻力 (填“大于”、“等于”或“小于”)重力.
(4)轿车的外形通常做成流线型,其目的是 .
19.物体在流体(气体或液体)中运动时,会受到阻力作用,该阻力叫做流体阻力。流体阻力大小与物体运动速度大小有关,速度越大,阻力越大;流体阻力大小还跟物体的横截面积有关,横截面积越大,阻力越大;此外,流体阻力跟物体的形状有关,头圆尾尖(这种形状通常叫做流线型)的物体受到的阻力较小。物体(例如雨滴)从高空由静止下落,速度会越来越大,所受阻力也越来越大,下落一段距离后,将以某一速度做匀速直线运动,这个速度通常被称为收尾速度。
根据以上资料分析回答:
(1)关于流体阻力,下列说法正确的是 ;
A.赛车要赢得比赛,应设法增大空气阻力
B.飞机为了减小阻力,应做成头尖尾圆的形状
C.降落伞从空中下落时因横截面积较大,更利于增大空气阻力
D.海豚等海洋动物能在水中高速前行,是因为它们的横截面积较小,阻力较小
(2)人造地球卫星一般不需要设计成流线型,这是因为 ;
(3)雨滴在高空形成后由静止下落,速度越来越大是由于重力 (选填“大于”、“等于”或“小于”)阻力;
(4)雨滴下落一段距离后,由于随着下落速度的增大,所受阻力也随之增大,当雨滴受到的阻力 (选填“大于”、“等于”或“小于”)重力时,雨滴开始匀速下落;
(5)假设雨滴下落时的阻力与速度的平方成正比,即f=kv2,其中,则一个质量为0.16g的雨滴下落时的收尾速度约为 m/s。
参考答案:
1.C
【详解】开始时,物体A、吊篮B及人组成的系统受到竖直向下的重力G与竖直向上的弹簧秤的拉力F作用而静止,处于平衡状态,由平衡条件知
G=F
人对A的拉力是内力,人用100N的力拉A时,物体A、吊篮B及人组成的系统受重力G与测力计拉力作用,由于系统所示重力G不变,则弹簧测力计的读数
F=G
不变。故选C。
2.C
【详解】分析:首先根据物体的运动状态进行受力分析,得出各个力之间的大小关系:
物体匀速上升,拉力与重力平衡;物体匀速下降,拉力与重力仍平衡,与物体运动的速度大小无关.
解答:当以1m/s的速度匀速上升时,物体处于平衡状态,所以;以5m/s的速度匀速下降,物体仍处于平衡状态,所以.
故选C.
【点睛】此题考查了学生对二力平衡条件的掌握,在分析此类题目时,注意匀速或不动或静止等词语,不要受速度大小的影响.
3.C
【详解】如图所示:
由几何关系可知平衡时每根弹簧的长度均为
每根弹簧的伸长量均为,每根弹簧的弹力小均为
根据竖直方向受力平衡可得矿泉水瓶受到的重力大小
故选C。
4.A
【详解】试题分析:物体受到几个力作用时,如果保持静止状态或匀速直线运动状态,我们就说这个物体处于平衡状态.飞机在加速上升过程中,运动状态不断变化,所以一定受到非平衡力的作用,选项A正确;飞机在加速上升过程中,相对于地面位置不断变化,所以以大地为参照物飞机是运动的,选项B错误;飞机飞行时,发动机将内能转化为机械能给飞机提供动力,选项C错误;机机翼上凸下平,使机翼上方气体流速快压强小,从而获得向上的升力,选项D错误.
考点: 平衡状态、参照物、能量转化、流体压强与流速的关系
5.C
【详解】由题意可知,作用在一个物体上的两个力F1、F2在同一直线上,则这两个力的方向,可能是同向,也可能是反向,当这两力方向相反,它们的合力为300N,其中F1=200N,则,可得到关系式
解得;
当这两力同向时,可得到关系式
解得;
综上所述,力F2的大小是100N或500N;故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
6.C
【详解】A.惯性是物体的一种属性,与物体的运动状态无关,所以石头静止在地面上,也有惯性,故A错误;
B.一对相互作用力大小相等、方向相反、作用在不同的物体上、在同一直线上,石头对地面的压力和石头所受的重力方向都是向下的,所以不是一对相互作用力,故B错误;
C.石头所受重力和地面对石头的支持力大小相等、方向相反、作用在同一物体上、同一直线上,是一对平衡力,故C正确;
D.地面对石头的支持力与石头对地面的压力是一对相互作用力,大小相等,故D错误。
故选C。
【点睛】
7.C
【详解】A.篮球上升到最高点时只受重力作用,受力不平衡,故A错误;
B.篮球在上升、下降过程中,质量不变,惯性不变,故B错误;
C.假如正在上升的排球所受的力全部消失,由于球原来是运动的,由牛顿第一定律可知,篮球将继续向上做匀速直线运动,故C正确;
D.惯性是物体的一种性质,排球离开手后,由于惯性还能继续向上运动,惯性不是力,不能说受到惯性的作用,故D错误。
故选C。
8.B
【详解】当甲物体匀速竖直上升时,处于平衡状态,即绳的拉力和重力是一对平衡力,大小相等,所以有
F1=G甲
当乙物体匀速竖直下降时,处于平衡状态,绳的拉力和重力仍是一对平衡力,所以有
F2=G乙
因为两个物体的质量相等,所以两个物体的重力也相等,则拉力大小为
F1=F2
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
9.A
【详解】①弓弦对箭施加的力使箭由静止变为运动,改变了箭的运动状态,故①正确;
②由于物体间力的作用是相互的,所以,弓弦对箭施加了力,同时箭对弓弦也施加了力,故②正确;
③射出去的箭离开弓以后能够继续向前运动,是箭由于惯性仍然保持原来的运动状态;惯性是物体保持原来运动状态不变的性质,不是力,不能说由于惯性作用,故③错误;
④在空中飞行的箭若不受任何力作用,由牛顿第一定律可知,箭将做匀速直线运动,故④错误,综上A正确,BCD错误。
故选A。
10.B
【详解】A.正在腾空而起的火箭,正在加速升空,处于非平衡状态,故A不符合题意;
B.在平直轨道上匀速行驶的火车,处于平衡状态,受平衡力,故B符合题意;
C.沿光滑斜面下滑的木块,受摩擦力为0,正在加速下滑,处于非平衡状态,故C不符合题意;
D.自由竖直下落的石子,石子受到的重力大于空气阻力,正在加速下落,处于非平衡状态,故D不符合题意;
故选B。
11. √ √ √ √ × ×
【详解】(1)[1]运动和静止是相对于参照物而言的,地球同步卫星相对地球静止,相对月亮运动,所选参照物不同,结果不同,说明为运动和静止有相对性,故说法正确。
(2)[2]赛跑时,用相同的路程比较时间的办法来比运动的快慢,控制路程相同,是控制变量法,故说法正确。
(3)[3]为了描述光传播的路径和方向,物理学中引入“光线”,不是真实存在的,是假想的模型,属于建立模型法,故说法正确。
(4)[4]我们要注意科学用眼,保护眼睛,如果近视了,晶状体变厚或眼球太长,看远处物体时,像成在视网膜的前方,用凹透镜来矫正,故说法正确。
(5)[5]由于地球上的任何物体都受到重力作用,没有不受力的物体,因而牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上推理得出来,是实验推理法,故说法错误。
(6)[6]同一直线上两个力合成时,同向相加,反向相减,其合力的大小可能其中任何一个分力大,也可能小,故说法错误。
12. 1×105 1×105
【详解】[1]吊车以2m/s的速度将重1×105N的物体匀速向上提起,重物处于平衡状态,物体所受的拉力和重力是一对平衡力,大小相等,所以这时钢索对重物的拉力为1×105 N。
[2]若钢索改为以3m/s的速度使重物匀速下降,重物仍处于平衡状态,所受的拉力和重力是一对平衡力,大小相等,此时钢索对重物的拉力大小仍是1×105N。
13. > =
【详解】[1][2]将两个木模看成一个整体,对整体受力分析可得,对上方木模受力分析,受到自身向下得重力mg,两根长线分别向下得拉力和短线a的向上的拉力,由受力平衡可得
所以。
14. 非平衡力 惯性
【详解】[1][2]卫星脱离火箭后作曲线运动,所以卫星受到非平衡力的作用;卫星由于具有惯性,要保持之前的运动状态而继续向前运动。
15. 3 左 6
【详解】[1][2]物体A的重力
G=mg=500×10-3kg×10N/kg=5N
物体B的重力
G=mg=300×10-3kg×10N/kg=3N
用细绳将两物体连接,松手后,物体A恰能向右做匀速直线运动,物体A水平方向上受到拉力和摩擦力的作用,这两个力是平衡力,大小相等,方向相反,拉力方向水平向右,则摩擦力的方向水平向左,摩擦力的大小
f=F=GB=3N
[3]物体A匀速直线向左运动时,水平方向上受到水平向左的拉力、水平向右的摩擦力和水平向右的拉力作用,这三个力平衡。因为物体A对水平桌面的压力和接触面的粗糙程度不变,所以此时摩擦力仍为3N。所以
F拉=f'+F'=3N+3N=6N
16.2.6
【详解】由图知,测力计的分度值为0.2N,所以其示数为2.6N;由二力平衡条件得,木块所受的滑动摩擦力也为2.6N。
17. 20 0
【详解】(1)[1]乙由于自身的重力对弹簧测力计施加了一个向右的20N的拉力,因弹簧测力计处于静止状态,水平方向上受到的力是一对平衡力,所以,甲也对弹簧测力计施加了一个20N的拉力,则弹簧测力计的示数F=20N。
[2]甲静止,处于平衡状态,甲所受的合力为零。
(2)[3]乙受到重力和绳的拉力,从乙物体的重心沿竖直向下和竖直向上分别画出重力和拉力的示意图,如图所示:
18. 20 球体质量 小于 减小汽车行驶时受到的阻力
【详解】(1)对半径一定的物体,流体阻力大小跟相对运动速度大小有关,速度越大,阻力越大,阻力最终增加到与重力相等;
1号小球的收尾速度为16m/s,此时便是其阻力最大时的速度;此时小球做匀速直线运动,根据二力平衡条件,所以f=G=mg=2kg×10N/kg=20N;
(2)横向比较表中数据,由1、2知,小球的半径相同,球的质量越大,收尾速度越大;
(3)由收尾速度的含义,物体从高空由静止下落,速度会越来越大,所受阻力也越来越大,下落一段距离后,当阻力增加到与重力相等时,将以某一速度做匀速直线运动,这个速度称为收尾速度.由表格中数据知,3号小球的收尾速度为40m/s,而20m/s小于其收尾速度,其速度会逐渐增加,小球在做加速运动,此时阻力小于重力,即重力大于阻力;
(4)在空中物体受到的阻力与其速度和横截面积有关,轿车的外形常做成流线型,目的是为了减小汽车行驶时受到的阻力.
19. C 太空没有空气 大于 等于 4
【详解】(1)[1]A.赛车要赢得比赛,应设法减小空气阻力,增大车速,故A错误;
B.飞机做成头圆尾尖的流线型可以减小空气阻力,故B错误;
C.由文中信息可知,横截面积越大,物体所受阻力越大,降落伞横截面积较大,下落时所受空气阻力也大,故C正确;
D.海豚等海洋动物能在水中高速前行,是因为它们头圆尾尖,呈流线型,受到的阻力小,故D错误。
故选C。
(2)[2]太空中没有空气,人造地球卫星不受空气阻力,所以不需要设计成流线型。
(3)[3]下落的雨滴受竖直向下的重力和竖直向上的阻力,开始下落时重力大于阻力,所受合力向下,所以下落速度越来越大。
(4)[4]雨滴下落过程中,随着速度的增大,所受阻力也逐渐增大,当阻力增大到和重力相等时,所受合力为零,雨滴将匀速下落。
(5)[5]当雨滴下落到收尾速度时,所受阻力
由f=kv2可得其收尾速度