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8.2二力平衡
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.汽车在水平公路上匀速直线行驶,下列各对力中是平衡力的是( )
A.汽车受到的牵引力和重力
B.汽车的重力和车对路面的压力
C.汽车受到的牵引力和阻力
D.汽车对路面的压力和路面对车的支持力
2.关于力的描述,下列说法正确的是( )
A.一个物体也可以产生力
B.只有接触的物体间才能产生力
C.力的三要素完全相同时,产生的效果也一定相同
D.力作用在物体上只能改变物体的运动状态
3.一辆小车在拉力F的作用下沿水平地面匀速向左运动,其受力分析如图所示,下列说法正确的是( )
A.重力G和F支是一对相互作用力
B.拉力F和F支是一对平衡力
C.拉力F和重力G是一对平衡力
D.拉力F和摩擦力f是一对平衡力
4.一名空降兵的质量为60kg,他随身所带的装备(包括降落伞和武器)总重为200N,在匀速下落过程中,若在竖直方向上只受空气阻力和重力的作用,则他与所带装备所受的空气阻力为( )
A.ON B.260N C.788N D.388N
5.如图所示,一个铁球从竖直立在地面的轻弹簧的正上方某处自由下落,接触弹簧后将弹簧压缩至最短,设在弹簧被压缩的过程中小球的速度为,小球受到的重力和弹簧弹力的合力为,则( )
A.不断变小,不断变小
B.先变小后变大,不断变小
C.不断变小,先变大后变小
D.先变小后变大,先变大后变小
6.如图所示,两匹马各用800N的力沿完全相反的方向拉一弹簧测力计,则此时弹簧测力计的读数为( )
A.1600N B.800N C.0 D.400N
7.如图所示,甲、乙两个测力计放在水平桌面上,并相互钩在一起,用水平拉力和分别向两边拉,静止时( )
A.甲对乙的拉力和乙对甲的拉力相互平衡
B.甲受力平衡,乙对甲的拉力是5N,甲的示数是5N
C.乙受力平衡,甲对乙的拉力是5N,乙的示数是10N
D.甲和乙受到的合力均为0,示数均为0
8.用绳子拴住一个重10N的物体,第一次让它静止在空中,第二次让它以1m/s的速度匀速上升,设前后两次的拉力分别为F1、F2,则( )
A.F1<F2 B.F1=F2 C.F1>F2 D.无法确定哪个力大
9.【2016·天津卷】直升飞机沿竖直方向匀速升空时,在竖直方向受到升力F、重力G和阻力f,下面关于这三个力的关系式正确的是( )
A.F>G+f B.F10.跳远运动的几个阶段如图所示,忽略空气阻力。则运动员( )
A.在最高点没有受到力的作用
B.在助跑阶段惯性越来越大
C.起跳瞬间运动员只受到地面支持力作用
D.落地后坐在沙地上不动,运动员受到的重力和支持力是一对平衡力
11.一个物体在两个力的作用下能保持静止的条件是( )
A.只要为两个力大小相等、方向相反 B.只要这两个力在一条直线上、大小相同
C.只要这两个力在一条直线上、大小相等、方向相反 D.上述说法都缺条件
12.以下现象中,物体处于平衡状态的是
A.直升机竖直匀速上升
B.在弯曲的路上汽车缓慢匀速转弯
C.熟透的苹果从树上下落
D.行驶的火车开始进站
二、填空题
13.二力平衡和相互作用力:
(1)相同点:大小 、方向 、作用在一条直线上;
(2)不同点:二力平衡作用在 物体上;相互作用力作用在 物体上。
14.物体受到同一直线上两个力的作用,其中一个力的大小是20N,方向向东,另一个力的大小为15N,方向向西,该物体受到合力的大小是 N,方向向 。
15.一小车重50N,受到10N的牵引力,在水平面上做匀速直线运动,车受到的阻力是 N,地面对车的支持力是 N。
16.今年中国男足在陕西举行的世界杯亚洲区预选赛中,2比0击败卡塔尔队,奇迹般地晋级12强.球员争顶后顶出的球在上升过程中受到 (选填“平衡力”或“非平衡力”)作用,足球最后会落回地面是因为受 的作用.
三、作图题
17.冰壶静止在水平冰面上,O为其重心。请画出它所受重力和支持力的示意图。
四、实验题
18.如图是小华同学探究二力平衡条件的实验情景.实验步骤如下:
(1)在选择被研究物体时,选纸片,而不选小车,是因为纸片的 小、所受摩擦力小,运动状态容易改变,且其可视性好,故实验效果好.如果该实验选择了小车而不是纸片,此时选择方案时,都会选择图D方案,而不选择图E方案,这是因为E方案 ,严重的影响了实验效果.
(2)将系于小卡片(重力可忽略不计)两个对角的细线分别跨过支架上的滑轮,在细线的两端挂上钩码,使作用在小卡片的两个拉力方向相 .保持两个拉力在同一直线上,调整细线两端的钩码,当两端钩码的质量 时,小卡片平衡,如图A.
(3)将图A中的小卡片转过一个角度,并保持两个拉力方向相反,如图B,松开手后小卡片不能平衡.这表明两个力要想平衡,必须要满足 的条件.
(4)当小卡片平衡时,用剪刀 (如图C),发现小卡片不能保持平衡.这表明两个力要想平衡,必须要满足 的条件.
五、计算题
19.一辆质量为2000kg的汽车在平直的公路上匀速向右直线运动,如果它受到的阻力是车重的0.03倍,则(g=10N/kg)
(1)阻力是多少牛?方向如何?
(2)汽车发动机的牵引力是多少牛?方向如何?
六、综合题
20.物体间力的作用是相互的。实验表明,两个物体间的相互作用力总是大小相等, 方向相反。如图所示,一个物体静止地放在水平桌面上。
(1)画出物体所受各力的示意图;
(2)试推证:物体对桌面的压力F压与物体受到的重力G物大小相等。
《8.2二力平衡》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C C D C D B B B C D
题号 11 12
答案 C A
1.C
【详解】A.汽车受到的牵引力和重力,方向不在同一直线上,不是平衡力,故A不符合题意;
B.汽车的重力和车对路面的压力,不是同一受力物体,不是平衡力,故B不符合题意;
C.汽车受到的牵引力和路面对车的阻力,作用在同一物体上,大小相等,方向相反,符合二力平衡的条件,故C符合题意;
D.汽车对路面的压力和路面对车的支持力,受力物体不相同,不是平衡力,故D不符合题意。
故选C。
2.C
【详解】A.力是物体对物体的作用,单独一个物体不会产生力。故A错误;
B.物体间不接触也可以产生力的作用,例如磁体吸引铁块。故B错误;
C.作用在同一物体上的两个力,要产生相同的效果必须要力的方向、大小、力的作用点都相同。故C正确;
D.力作用在物体上,能改变物体的运动状态,也能改变物体的形状。故D错误。
故选C。
3.D
【详解】A.重力G的方向竖直向下,支持力F支的方向竖直向上,小车沿水平地面匀速向左运动,处于平衡状态,受力平衡,两个力大小相等,并且两个力都作用在同一直线、同一物体上,因此是一对平衡力而不是一对相互作用力,故A错误;
B.拉力F和支持力不在同一直线上,因此不可能是平衡力,故B错误;
C.拉力F和重力G不作用在同一直线上,因此不是一对平衡力,故C错误;
D.拉力F和摩擦力f都作用在同一物体上,小车沿水平地面匀速向左运动,处于平衡状态,受力平衡,两个力大小相等,方向相反,且作用在同一直线上,是一对平衡力,故D正确。
故选D。
4.C
【详解】伞兵的重力为
伞兵和装备的总重力为
当他匀速下落时,受到重力和空气阻力的作用,这两个力是平衡力,大小相等,方向相反,所以受到的空气阻力为
故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
5.D
【详解】铁球接触弹簧前,做自由落体运动,有一向下的速度,此时合力的方向是竖直向下的,所以铁球的速度越来越大;铁球接触弹簧后,在整个压缩弹簧的过程中,仅受重力和弹簧弹力的作用;开始压缩时,弹簧的弹力小于物体的重力,合外力向下,铁球向下做加速运动.但随着铁球向下运动,弹簧形变量增大,弹力随之增大,合外力减小,加速度减小,速度增大;在弹簧弹力增至与重力相等的瞬间,合力为零,加速度为零,速度最大。此后,弹簧弹力继续增大,弹力大于重力,所以合力的方向是竖直向上的,弹力增大,重力不变,由F=G-F弹知道,合力且逐渐增大,铁球做减速运动,速度逐渐减小为零,此时弹簧压缩量最大,故D正确,ABC错误。
故选D。
6.B
【详解】弹簧测力计两端沿水平方向各施加800N的拉力,两个拉力在一条直线上且方向相反,所以是一对平衡力。弹簧测力计的示数应以弹簧测力计挂钩一端所受的拉力(800N)为准,所以,其示数是800N。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
7.B
【详解】A.甲对乙的拉力和乙对甲的拉力作用在两个物体上,不是平衡力,故A不符合题意;
B.甲处于静止状态,水平方向受到乙对甲的拉力和手对甲的拉力是平衡力,乙对甲的拉力是5N,甲的示数是5N,故B符合题意;
C.乙处于静止状态,水平方向受到甲对乙的拉力和手对乙的拉力是平衡力,甲对乙的拉力是5N,乙的示数是5N,故C不符合题意;
D.甲乙都处于静止状态,故甲乙都受力平衡,所以甲和乙受到的合力均为零,但示数均为5N,故D不符合题意。
故选B。
8.B
【详解】不考虑空气阻力,物重为10N,用绳子把它吊在空中静止,此时物体只受到重力和绳子的拉力的作用,这两个力是一对平衡力,则绳子对物体的拉力
若物体以1米/秒的速度匀速上升,此时只受到重力和绳子对物体的拉力的作用,且保持匀速直线运动状态,这两个力是一对平衡力,则
由以上分析知
故选B。
9.C
【详解】直升机沿竖直方向匀速升空时,处于平衡状态,所以受到的是平衡力,由题意知,直升机在竖直方向上受到升力F、重力G和阻力f,其中升力F竖直向上,重力G和阻力f都竖直向下,则三者的关系是
F=G+f
故选C。
10.D
【详解】A.运动员在最高点时,受到重力作用;故A错误;
B.在助跑阶段速度增大,但惯性不变,因为惯性与速度无关;故B错误;
C.动员起跳瞬间受到重力和支持力的作用;故C错误;
D.落地后坐在沙地上不动,运动员受到的重力和支持力满足平衡力的四个条件,是一对平衡力,故D正确。
故选D。
11.C
【详解】解答:一个物体在两个力的作用下能保持静止,则这两个力是一对平衡力,大小相等、方向相反、作用在同一直线上.
故选C.
点睛:一个物体受平衡力的作用,将保持静止状态或匀速直线运动状态;平衡力的条件:作用在同一物体上的两个力,如果大小相等、方向相反,并且在同一条直线上,这两个力就彼此平衡.
12.A
【详解】A、直升机竖直匀速上升,速度大小和方向都不变,运动状态不变,为平衡状态,A符合题意;
B、汽车匀速转弯,速度大小不变,方向改变,说明运动状态发生了改变,不是平衡状态,B不符合题意;
C、熟透的苹果从树上下落,方向不变,速度变大,运动状态发生了改变,不是平衡状态,C不符合题意;
D、行驶的火车开始进站,速度减小,运动状态发生了改变,不是平衡状态,D不符合题意.
故选A.
【点睛】关键是牢记平衡状态,静止和匀速直线运动时运动状态不变为平衡状态,即速度和方向都不能改变.要知道圆周运动或转弯的物体,方向改变,运动状态一直在改变.
13. 相等 相反 同一 不同
【详解】(1)[1][2]它们都是大小相等,方向相反,作用在一条直线上。
(2)[3][4]二力平衡是作用在同一物体上,相互作用则是作用在不同的物体上。
14. 5 东
【详解】[1][2]其中一个力,方向向东,另一个力,方向向西,则合力为
且,则方向向东。
15. 10 50
【详解】[1]小车在水平面上做匀速直线运动,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,因此阻力大小等于牵引力的大小,车受到的阻力f=F=10N
[2]在竖直方向上,小车受到的重力和支持力是一对平衡力,因此支持力大小等于重力的大小,地面对车的支持力F支=G=50N
16. 非平衡力 重力
【分析】本题考查力与运动的关系、重力
【详解】从状态分析受力,球被顶出后,由于球具有惯性,继续向上运动,上升过程中,速度越来越慢,且运动方向不断发生变化,因此是非平衡状态,受力不平衡;足球最后落回地面是因为受到重力的作用,力改变了物体的运动状态.
17.
【详解】冰壶静止在水平冰面上,受到的重力方向竖直向下,作用点在重心上,受到的支持力方向竖直向上,作用点也在重心上,又因为冰壶处于静止状态,所以重力的大小等于支持力,带箭头的直线一样长,如下图所示:
18. 质量 摩擦力大 相反 相等 在同一条直线上 沿卡片中间的竖直位置迅速剪断小卡片 在同一物体上
【详解】 (1)在选择被研究物体时,选纸片,而不选小车,是因为纸片的质量小、摩擦小,运动状态容易改变,且其可视性好,故实验效果好.如果该实验选择了小车而不是纸片,此时选择方案时,都会选择图D方案,而不选择图E方案,这是因为E方案的摩擦力大,严重的影响了实验效果.(2)保持两个拉力在同一直线上,调整细线两端的钩码,当两端钩码的质量相等时,小卡片受平衡力作用,即小卡片平衡,此实验验证了二力必须满足大小相等;(3)将图A中的小卡片转过一个角度,并保持两个拉力方向相反,如图B所示,松开手后小卡片不能平衡,此实验验证了二力必须满足在同一条直线上;(4)当小卡片平衡时,用剪刀沿卡片中间的竖直位置迅速剪断小卡片(如图C所示),由于二力不在同一物体上,所以两侧钩码落下,此实验验证了二力必须满足在同一物体上.
点睛:(1)因为小卡片的质量很小,重力可以忽略,摩擦力越小,实验越准确;(2)钩码由于重力的作用,会对小卡片施加一个拉力的作用,拉力的大小等于钩码的重力;(3)小卡片转过一个角度,小卡片上受到的两个拉力就不在一条直线上,是验证不在同一直线上两个力是否平衡;(4)二力平衡的条件:大小相等,方向相反,在一条直线上,在同一物体上.
19.(1) 600牛,水平向左;(2) 600牛,水平向右。
【详解】解:(1)汽车的重力
G=mg=2000kg×10N/kg=2×104N
因为在水平公路上向右匀速直线行驶时,受到的阻力是车重的0.03倍,方向与汽车运动方向相反,水平向左;所以阻力是
f=0.03G=0.03×2×104N=600N
(2)因为汽车匀速直线行驶,受平衡力的作用,所以水平方向上牵引力和阻力是一对平衡力,大小相等,方向相反,水平向右,所以牵引力
F牵=f=600N
答:(1)阻力是600牛,方向水平向左;
(2)汽车发动机的牵引力是600牛,方向水平向右。
20.(1);(2)见解析
【详解】(1)物体静止地放在水平桌面上,受重力和地面的支持力,二力平衡。过重心作竖直向下的重力和竖直向上的支持力,如图所示:
(2)证明:由于物体静止(即处于平衡状态),所以物体受到的重力G物和支持力F支是一对平衡力,大小相等;由于支持力F支和压力F压是一对相互作用力,根据题意可得,桌面对物体的支持力F支和物体对桌面的压力F压大小相等,因此物体对桌面的压力F压和物体受到的重力G物大小相等。
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