第2节 二力平衡
【A层 基础必会】
考点一 探究二力平衡的条件
1.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,小车是否处于静止状态来探究二力平衡需要满足哪些条件。
(1)用小车而不用木块,是为了减小 摩擦力 对实验的影响。
(2)向两吊盘中加砝码,当两盘中的砝码质量 相等 (选填“相等”或“不相等”)时,小车静止。
(3)保持两吊盘中砝码质量相等,将小车在桌面上旋转一个角度松手后小车会转动,直到两边的拉力 在同一直线上 小车才会静止。
(4)如果将两边的吊盘挂在小车同一端的同一挂钩上,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 方向相反 这一条件而设计的一个步骤。
(5)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 相等 、方向 相反 ,且作用在 同一条直线上 ,这两个力才彼此平衡。
考点二 平衡力和平衡状态的判断
2.下列是有关物体的描述,其中物体处于平衡状态的是 (B)
A.加速奔跑的猎豹 B.停在地上的足球
C.匀速转弯的汽车 D.抛在空中的铅球
3. (跨学科·日常生活)如图所示是魔术师表演真人悬空的场景:女演员悬在空中不动,却看不见任何物体支撑女演员,该女演员悬空是因为 (A)
A.受平衡力作用 B.所受重力消失
C.不受力的作用 D.空气对女演员有支持力
4.用频闪灯拍摄小球的运动轨迹,每0.1 s拍摄一次,得到小球在四种不同运动状况下的照片,如图,其中小球受力平衡的是 (B)
考点三 二力平衡条件的应用
5.如图所示,小明用水平向右的力推放在水平地面上的箱子,但没有推动,则下列说法中正确的是 (B)
A.推力小于箱子受到的阻力
B.推力等于箱子受到的阻力
C.推力大于箱子受到的阻力
D.无法判断
6.网传每年2月11日这天地球引力最小,可以将扫把静立于地面,如图所示。其实只要细心操作,任何时候你都能成功,扫把能静立于水平地面主要是利用了 二力平衡 的道理,之所以细心操作是为了满足该知识中 重力与支持力作用在同一条直线上 的条件。
7.(2024·苏州中考)在图中画出静止在水平面的篮球受到的力。
答:
易错点 不能正确判断平衡力和相互作用力
8.(2024·合肥模拟)为了提高巡逻效率,减轻巡逻时的体力消耗,巡逻队配备了巡逻电动平衡车(如图甲所示),当巡逻队员驾驶着巡逻电动平衡车匀速直线前进时,图乙、丙分别画出了巡逻电动平衡车和人的受力示意图,关于受力分析,下列说法正确的是 (D)
A.F1与F2是一对平衡力
B.F2与F3是一对平衡力
C.F3与G人是一对相互作用力
D.F2与F3是一对相互作用力
【B层 能力提升】
9.(2024·芜湖期末)2024年4月22日,第十一届“永安杯”中国象棋锦标赛在芜湖拉开帷幕,比赛过程通过电视同步直播讲解。讲解所用的棋盘和棋子都是用磁性材料制成的,讲解演示过程中棋子在竖直放置的棋盘上不会掉下来(如图所示),下列说法中正确的是 (B)
A.棋子掉不下来是因为棋盘对棋子的吸引力
B.棋子受到的重力与棋盘对棋子的阻力是一对平衡力
C.棋子对棋盘的压力与棋盘对棋子的吸引力是一对平衡力
D.棋子对棋盘的吸引力与棋盘对棋子的吸引力是一对平衡力
10.(2024·珠海质检)小强用水平力推停在平直公路上的汽车,但没有推动,这时推力 等于 (选填“大于”“小于”或“等于”)汽车所受阻力。若有一辆质量为1 500 kg的小汽车,当它静止在水平路面上时,受到的支持力为 1.5×104 N。汽车受到的支持力与地面受到的压力是一对 相互作用力 (选填“平衡力”或“相互作用力”)。当它以60 km/h的速度在水平路面上匀速行驶时,受到的阻力是2 000 N,那么汽车受到的牵引力为 2 000 N。(g取10 N/kg)
11.(2024·临沂中考)图甲是天蒙山索道的吊厢随钢索向下方做匀速直线运动的情景,图乙是吊厢及吊厢内物体的简图。请在图乙中画出物体所受力的示意图(力的作用点画在物体的重心O上)。
答:
12.(2024·天津质检)如图甲所示是小军同学探究二力平衡条件时的实验情景。
(1)小军将系于小卡片(重力可忽略不计)两端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,并通过调整 钩码个数 来改变拉力的大小。
(2)当小卡片平衡时,小军将小卡片转过一个角度,松手后小卡片 不能 (选填“能”或“不能”)平衡,设计此实验步骤的目的是探究 不在同一直线上的两个力能否平衡 。
(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在图甲所示情况下,小军下一步的操作是 将小卡片剪为两半 。
(4)小高同学也对同一问题进行了探究,但他在左右支架上装配两个滑轮时没有安装成相同高度,你认为 能 (选填“能”或“不能”)用小高的装置进行实验。
(5)在探究同一问题时,小明同学将小车放在水平桌面上,设计了如图乙所示的实验,同学们认为小军的实验优于小明的实验。其主要原因是 减少了摩擦力对实验结果的影响 。
【C层 素养培优】
13.(2024·厦门期末)将带有重物的降落伞从高处释放,速度增大至10 m/s时打开降落伞,重物下落的v-t图像如图所示。打开降落伞后,降落伞和重物受到的空气阻力f与速度v满足关系式f=kv2,k为定值。降落伞和重物的总质量为7.5 kg,g取10 N/kg。根据以上数据可以求得k= 3 N·s2/m2。
点思路:根据匀速下落时阻力等于重力以及f=kv2即可算出k的值。
14. (2024·无锡期中)如图所示,一艘微型气艇在空中沿竖直方向匀速下降,受到方向始终竖直向上的升力5 000 N。若气艇中物体的质量减少80 kg,气艇就能沿竖直方向匀速上升。设气艇在上升和下降时所受的升力和阻力大小均不变,g取10 N/kg,则气艇在下降时受到的重力是 5 400 N。运动中受到的空气阻力大小为 400 N。
点思路:(1)升力和重力的方向始终不变,但阻力的方向始终与气艇运动的方向相反。(2)对气艇进行受力分析,列出等式,再联立求解即可。第2节 二力平衡
【A层 基础必会】
考点一 探究二力平衡的条件
1.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,小车是否处于静止状态来探究二力平衡需要满足哪些条件。
(1)用小车而不用木块,是为了减小 对实验的影响。
(2)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。
(3)保持两吊盘中砝码质量相等,将小车在桌面上旋转一个角度松手后小车会转动,直到两边的拉力 小车才会静止。
(4)如果将两边的吊盘挂在小车同一端的同一挂钩上,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。
(5)通过上述过程可知:作用在 上的两个力,只有当大小 、方向 ,且作用在 ,这两个力才彼此平衡。
考点二 平衡力和平衡状态的判断
2.下列是有关物体的描述,其中物体处于平衡状态的是 ( )
A.加速奔跑的猎豹 B.停在地上的足球
C.匀速转弯的汽车 D.抛在空中的铅球
3. (跨学科·日常生活)如图所示是魔术师表演真人悬空的场景:女演员悬在空中不动,却看不见任何物体支撑女演员,该女演员悬空是因为 ( )
A.受平衡力作用 B.所受重力消失
C.不受力的作用 D.空气对女演员有支持力
4.用频闪灯拍摄小球的运动轨迹,每0.1 s拍摄一次,得到小球在四种不同运动状况下的照片,如图,其中小球受力平衡的是 ( )
考点三 二力平衡条件的应用
5.如图所示,小明用水平向右的力推放在水平地面上的箱子,但没有推动,则下列说法中正确的是 ( )
A.推力小于箱子受到的阻力
B.推力等于箱子受到的阻力
C.推力大于箱子受到的阻力
D.无法判断
6.网传每年2月11日这天地球引力最小,可以将扫把静立于地面,如图所示。其实只要细心操作,任何时候你都能成功,扫把能静立于水平地面主要是利用了 的道理,之所以细心操作是为了满足该知识中 的条件。
7.(2024·苏州中考)在图中画出静止在水平面的篮球受到的力。
易错点 不能正确判断平衡力和相互作用力
8.(2024·合肥模拟)为了提高巡逻效率,减轻巡逻时的体力消耗,巡逻队配备了巡逻电动平衡车(如图甲所示),当巡逻队员驾驶着巡逻电动平衡车匀速直线前进时,图乙、丙分别画出了巡逻电动平衡车和人的受力示意图,关于受力分析,下列说法正确的是 ( )
A.F1与F2是一对平衡力
B.F2与F3是一对平衡力
C.F3与G人是一对相互作用力
D.F2与F3是一对相互作用力
【B层 能力提升】
9.(2024·芜湖期末)2024年4月22日,第十一届“永安杯”中国象棋锦标赛在芜湖拉开帷幕,比赛过程通过电视同步直播讲解。讲解所用的棋盘和棋子都是用磁性材料制成的,讲解演示过程中棋子在竖直放置的棋盘上不会掉下来(如图所示),下列说法中正确的是 ( )
A.棋子掉不下来是因为棋盘对棋子的吸引力
B.棋子受到的重力与棋盘对棋子的阻力是一对平衡力
C.棋子对棋盘的压力与棋盘对棋子的吸引力是一对平衡力
D.棋子对棋盘的吸引力与棋盘对棋子的吸引力是一对平衡力
10.(2024·珠海质检)小强用水平力推停在平直公路上的汽车,但没有推动,这时推力 (选填“大于”“小于”或“等于”)汽车所受阻力。若有一辆质量为1 500 kg的小汽车,当它静止在水平路面上时,受到的支持力为 N。汽车受到的支持力与地面受到的压力是一对 (选填“平衡力”或“相互作用力”)。当它以60 km/h的速度在水平路面上匀速行驶时,受到的阻力是2 000 N,那么汽车受到的牵引力为 N。(g取10 N/kg)
11.(2024·临沂中考)图甲是天蒙山索道的吊厢随钢索向下方做匀速直线运动的情景,图乙是吊厢及吊厢内物体的简图。请在图乙中画出物体所受力的示意图(力的作用点画在物体的重心O上)。
12.(2024·天津质检)如图甲所示是小军同学探究二力平衡条件时的实验情景。
(1)小军将系于小卡片(重力可忽略不计)两端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,并通过调整 来改变拉力的大小。
(2)当小卡片平衡时,小军将小卡片转过一个角度,松手后小卡片 (选填“能”或“不能”)平衡,设计此实验步骤的目的是探究 。
(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在图甲所示情况下,小军下一步的操作是 。
(4)小高同学也对同一问题进行了探究,但他在左右支架上装配两个滑轮时没有安装成相同高度,你认为 (选填“能”或“不能”)用小高的装置进行实验。
(5)在探究同一问题时,小明同学将小车放在水平桌面上,设计了如图乙所示的实验,同学们认为小军的实验优于小明的实验。其主要原因是 。
【C层 素养培优】
13.(2024·厦门期末)将带有重物的降落伞从高处释放,速度增大至10 m/s时打开降落伞,重物下落的v-t图像如图所示。打开降落伞后,降落伞和重物受到的空气阻力f与速度v满足关系式f=kv2,k为定值。降落伞和重物的总质量为7.5 kg,g取10 N/kg。根据以上数据可以求得k= N·s2/m2。
点思路:根据匀速下落时阻力等于重力以及f=kv2即可算出k的值。
14. (2024·无锡期中)如图所示,一艘微型气艇在空中沿竖直方向匀速下降,受到方向始终竖直向上的升力5 000 N。若气艇中物体的质量减少80 kg,气艇就能沿竖直方向匀速上升。设气艇在上升和下降时所受的升力和阻力大小均不变,g取10 N/kg,则气艇在下降时受到的重力是 N。运动中受到的空气阻力大小为 N。
