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8.2 二力平衡
一、选择题
1.如图所示,一个物体以初速度 v0冲上某一粗糙斜面,最后停在斜面上,下列对该过程的描述正确的是
A.物体受到重力、摩擦力
B.物体受到重力、斜面的支持力、斜面的摩擦力
C.物体受到重力、斜面的支持力、斜面的摩擦力、向上的冲力
D.物体受到斜面的支持力和物体对斜面的压力是一对平衡力
2.下列关于力和运动关系的说法中正确的是( )
A.小明没有推动静止的汽车,是由于推力小于摩擦力
B.行驶中的客车突然刹车时,乘客由于惯性会向前倾倒
C.竖直向上抛出的篮球达到最高点时,受到平衡力的作用
D.粉笔盒放在水平桌面上,桌面对粉笔盒的支持力是由于地球引力产生的
3.如图所示,静止时体重计对小明的支持力为,他对体重计的压力为,他受到的重力为G,下列说法正确的是( )
A.与G是一对相互作用力 B.与G是一对平衡力
C.与是一对相互作用力 D.与的三要素相同
4.两轮电动平衡车作为一种新兴的交通工具,备受中学生的喜爱。如图所示,当人操控平衡车在水平路面上做匀速直线运动时,下列说法正确的是( )
A.关闭电机后,平衡车和人继续前进是由于受惯性作用
B.若平衡车在运动过程中所受的力全部消失,平衡车会慢慢停下来
C.平衡车对地面的压力与地面对它的支持力是一对平衡力
D.通电后平衡车就能运动,这说明力能改变物体的运动状态
5.如图所示,将系在细线下的小球拉至A点,然后由静止释放,小球将在A、C两点之间往复摆动,如果不考虑空气对小球的阻力,下列分析中正确的是( )
A.小球在摆动过程中始终受到平衡力的作用
B.小球在摆动过程中,所受重力的大小和方向不断改变
C.当小球摆至B点时,如果细线突然断裂,小球将竖直下落
D.当小球摆至C点时,如果小球所受的力同时消失,小球将保持静止
6. 2023杭州亚运会期间,我国运动健儿用汗水和努力,让五星红旗一次次升起,这是他们对祖国最好的祝福。运动中蕴含着丰富的物理知识,下列说法正确的是( )
A.短跑运动员冲过终点不能立刻停止,是由于受到惯性的作用
B.铅球运动员将铅球投出后,铅球到达最高点时处于平衡状态
C.乒乓球运动员用力将乒乓球发出,说明力可以改变物体的运动状态
D.举重运动员举着杠铃静止时,他受到的重力与地面对他的支持力是一对平衡力
7.如图甲所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F与时间t的关系和物体运动速度v与时间t的关系如图乙所示。下列判断正确的是( )
A.t=3s时,物体受到平衡力的作用
B.t=6s时,将F撤掉,物体立刻静止
C.2s~4s内物体所受摩擦力为3N
D.t=1s时,物体所受摩擦力是1N
8.如图甲所示,放在粗糙程度不变的水平地面上的物体,用方向不变的力F向右推物体,推力F的大小随时间的变化关系如图乙所示,物体的运动速度随时间的变化关系如图丙所示,则下列说法正确的是( )
A.在t=1s时,物体不受摩擦力
B.在t=3s时,物体受到的摩擦力为6N
C.在0~2s内,物体所受摩擦力不断增大
D.在2~4s内,物体受到的摩擦力为4N
9.已知合力的大小为8N,其中一个水平向左的分力为6N,则在同一直线上另一个力的大小为( )
A.2N B.2N或14N C.2N到6N之间 D.6N到14N之间
10.如图所示,在探究二力平衡的条件实验中,小明用力将纸片旋转到图示的位置,放手后纸片不能保持静止,这样操作是为了探究二力平衡时两个力
A.大小是否相等 B.方向是否相反
C.是否作用在同一物体上 D.是否作用在同一直线上
二、多选题
11. 如图甲所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平拉力F的作用。F的大小与时间关系如图乙所示;物体运动的速度与时间的关系如图丙所示,则下列说法中正确的( )
A.0~2s内物体不受摩擦力的作用
B.2~4s内物体受到的摩擦力与拉力是一对平衡力
C.2~4s内物体做匀速直线运动
D.2~4s内所受摩擦力大小为2N
三、填空题
12.物体放在水平面上,受到水平力F1=10N和F2=4N的作用处于静止状态,如图所示,此时物体受到的静摩擦力是 N;如果撤去F1,物体的运动状态是 。
13.如图甲是常见的水壶,壶嘴和壶身构成了一个简单的 乙图的设计能否装更多的水? (选填“能”或“否”);在倒水时,手握住乙水壶的B处比握住A处更容易将水倒出,说明力的作用效果与力的 有关.
甲 乙
14.静止在水平桌面上的课本,不会自动沿桌面滑动,是因为受到 (摩擦力/平衡力),此时课本 (有/无)惯性,若课本所受外力全部消失,它将 。
15.作用在一物体上的两个大小一定的共点力的合力的大小随夹角θ变化的关系如图4.82所示,则这两个力的大小分别是 和
16.物理学研究方法有很多,例如:类比法、模型法、控制变量法、等效法、理想实验与科学推理相结合的方法等。我们在研究二力合成时用到 ,研究牛顿第一定律时用到控制变量法和 (填研究方法)。
17.如图所示,在趣味运动会中的“同心鼓”比赛中,参赛选手们齐心协力将重为3N的小球竖直向上击出,若空气阻力恒为0.5N,则小球上升过程中所受合力大小为 N,当小球上升至最高点时,处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态。
18.如图所示,在“探究二力平衡的条件”实验中,方案一中的木块两边都只在一个钩码,木块静止不动处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态。采用方案二并将木块换成轻质卡片是为了减少水平桌面的 对木块的影响。
四、实验探究题
19.利用如图所示的装置进行“探究二力平衡条件”的实验。
(1)如图甲所示,把小车放在水平桌面上,当在左侧和右侧同时悬挂一个质量相等的钩码时,小车处于静止状态;改变其中一侧钩码的质量,发现小车无法保持静止状态,由此说明两个力必须 才能平衡;
(2)如图甲所示,在小车两侧悬挂相同质量的钩码,再把小车在水平桌面上扭转一个角度,扭转过程中小车的四个车轮始终不离开桌面,然后松手,观察到小车先转动,最后恢复到初始状态保持静止,此现象说明两个力必须作用在 才能平衡;
(3)实验中,将小车换成小卡片,按如图乙所示的装置进行实验。当两边挂相同质量的钩码时,小卡片静止,此时若将小卡片从中间剪开,小卡片不能平衡,说明两个力必须作用在 才能平衡;
(4)用木块替换图甲中的小车进行实验(如图丙所示),在左右两侧加挂钩码,左侧悬挂的钩码的质量稍大一点,木块两侧的拉力分别为F1'和F2',此时小车仍处于静止状态,产生这一现象的原因是小车受到大小为 (用字母F1'和F2'表示)的摩擦力的影响。
20.某同学取了一块硬塑料卡片在相对顶点处分别开了孔通过细线系住,利用定滑轮安装了如图所示的装置来探究二力平衡的条件:
(1)相对于用小车进行实验,用硬塑料片的好处是 ;
(2)用手将硬塑料片扭转一定的角度,松手后硬塑料片会转动,说明保持平衡的两个力必须作用在 直线上;
(3)用剪刀将硬塑料片剪开,观察到两片硬塑料片分别往左右方向运动,说明物体受二力平衡还需要二力作用在 上。
五、计算题
21.一辆质量为2t,容积为的环卫洒水车,装满密度为的水后,在平直公路上匀速行驶,1min所通过的路程为720m。受到的阻力为总重的0.2倍()。求:
(1)洒水车的行驶速度是多大?
(2)洒水车装满水后,地面对洒水车的支持力是多大?
(3)洒水车的牵引力是多大?
答案解析部分
1.【答案】B
【知识点】重力及其大小的计算;二力平衡的条件及其应用;摩擦力产生的条件
2.【答案】B
【知识点】弹力;惯性及其现象;二力平衡的条件及其应用;平衡状态的判断
3.【答案】C
【知识点】平衡力的辨别
4.【答案】D
【知识点】物体运动状态的变化;惯性及其现象;平衡力的辨别
5.【答案】D
【知识点】重力及其大小的计算;物体运动状态的变化;平衡状态的判断
6.【答案】C
【知识点】惯性及其现象;平衡力的辨别;平衡状态的判断
7.【答案】D
【知识点】二力平衡的条件及其应用;力与图象的结合;摩擦力的大小
8.【答案】D
【知识点】力与运动的关系;力与图象的结合
9.【答案】B
【知识点】力的合成与应用
10.【答案】D
【知识点】探究二力平衡的条件
11.【答案】A,D
【知识点】力与图象的结合;时间速度路程的图像分析
12.【答案】6;静止
【知识点】二力平衡的条件及其应用;平衡状态的判断;摩擦力的大小
13.【答案】连通器;否;作用点
【知识点】惯性及其现象;平衡力的辨别
14.【答案】平衡力;有;保持静止状态
【知识点】惯性及其现象;二力平衡的条件及其应用;平衡状态的判断
15.【答案】12.5N;7.5N
【知识点】力与图象的结合;力的合成与应用
16.【答案】等效替代法;推理法
【知识点】牛顿第一定律;力的合成与应用;物理学方法
17.【答案】3.5;非平衡
【知识点】平衡状态的判断;力的合成与应用
18.【答案】平衡;摩擦力
【知识点】平衡状态的判断;探究二力平衡的条件
19.【答案】(1)大小相等
(2)同一直线上
(3)同一物体上
(4)F'1﹣F'2
【知识点】二力平衡的条件及其应用;探究二力平衡的条件
20.【答案】可以减小摩擦力对实验的影响;同一;同一物体
【知识点】探究二力平衡的条件
21.【答案】(1)12m/s;(2);(3)
【知识点】密度公式及其应用;速度公式及其应用;重力及其大小的计算;二力平衡的条件及其应用
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