专题8.2二力平衡
知识点一二力平衡的条件
1.现象探究
物体 图示 受力情况 状态
屋内的吊灯 受竖直向下的重力G和绳对它竖直向上的拉力F拉 静止状态
在水平 轨道上 匀速直 线行驶 的列车 竖直方向上,受竖直向下 的重力G和钢轨对它竖直向上的支持力F支;水平方向上,受向前的牵引力F和向后的阻力F用 匀速直线 运动状态
探究归纳:物体受到力的作用时有时也会保持静止状态或匀速直线运动状态,即运动状态不变。
2.平衡状态和平衡力:物体受到几个力作用时,如果保持静止或匀速直线运动状态,我们就说这几个力相互平衡,物体处于平衡状态。
3.二力平衡:当物体受到两个力的作用时,如果物体保持静止或匀速直线运动状态,我们就说这两个力相互平衡,简称二力平衡。
◎注意
速度为零≠平衡
速度为零的物体不一定处于平衡状态。例如,物体以一定的初速度竖直向上抛出,当它到达最高点时,速度为零,但是受力却不平衡;只受到竖直向下的重力,它并没有处于平衡状态。速度为零时,判断物体是否处于平衡状态,关键看其原状态能否“保持”。
例题:重力为G的雪花从空中加速飘落的过程中,若雪花所受阻力为f,则雪花所受力的合力的大小和方向分别为( )
A.G﹣f竖直向上 B.G+f竖直向上
C.G﹣f竖直向下 D.G+f竖直向下
解:已知重为G的雪花从空中加速飘落的过程中,向下运动,阻力f方向向上,重力方向竖直向下,两者方向相反,同一直线反方向二力的合力等于二力之差,故合力大小为:G﹣f,合力方向竖直向下,故ABD错,C正确。
故选:C。
4.实验:探究二力平衡的条件
实验 思路 如图所示,把小车放在光滑的水平桌面上,使小车在水平方向上受两个力的作用。采用控制变量法进行探究,分别改变这两个力的大小(通过改变钩码的数量实现)、方向、是否共线(通过扭转小车实现)和是否同体(通过分别拉2辆小车实现),由静止释放小车,观察小车在什么条件下会保持静止状态不变。
实验 器材 小车,细线,定滑轮2个,等质量托盘2个,钩码若干
实验 过程 (1)如实验装置图所示,将小车放在光滑的水平桌面上,安装好实验装置。使两个托盘内的钩码质量不相等,观察小车的运动情况。 (2)在两边的托盘里放上数量相同的钩码,使两个托盘里的钩码质量相等,观察小车的运动情况。 (3)保持两边托盘里的钩码质量相等,把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放,观察小车的运动情况。 (4)将连接小车右侧托盘的细线挂于小车左侧挂钩处,使F 、F 同时向左,观察小车的运动情况。 (5)控制力的大小不变,方向保持相反,保持两力在同一直线上,把细线挂在两个小车的两侧(如下图)。
实验 记录 小车在水平方向所受二力的情况 小车的运 动状态是否改变
大小 方向 是否在同一直线上 是否作用在 同一物体上
不相等 相反 是 是 是
相等 相反 是 是 否
相等 相反 否 是 是
相等 相同 是 是 是
相等 相反 是 否 是
实验 结论 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。可简记为:同体、等大、反向、共线
实验 改进 为消除小车与桌面之间的摩擦给实验带来的影响,也可以设计 如图所示的实验,将系于小卡片(重力可忽略不计)两对角的细线分别跨过左、右支架上的滑轮,在细线的两端挂上钩码,实验探究二力平衡的条件。实验中的研究对象是小卡片,小卡片受到两边细线的拉力作用,拉力的大小等于钩码的重力
注意
实验中减小摩擦阻力的方法
①用较为光滑的桌面和带有轮的小车,而不选用木块。
②也可以用轻质小卡片(忽略小卡片重力对实验的影响)替代小车。
③给滑轮加润滑油或者使用质量较大的砝码。
例题:如图探究“二力平衡条件”的实验。下列说法错误的是( )
A.桌面应光滑,可以减小摩擦力对实验的影响
B.小车静止时,只受到一对平衡力的作用
C.将右侧的一组钩码取下,挂在左侧钩码的下面,可以探究出方向相同的两个力不能平衡
D.将小车扭转一个角度,松手后小车会从静止变为运动,这表明两个力平衡需要作用在同一直线上
解:A、如图所示实验器材,因为探究的是两个拉力作用在小车上能否平衡,所以桌面光滑可以减小摩擦力对实验的影响,所以A正确;
B、水平方向上左右两个拉力平衡,同时竖直方向上重力和支持力也是一对平衡力,所以B错误;
C、对于探究两个力的平衡条件,如果研究二力平衡与相同方向上的两个力能否平衡,需要控制同一直线,同一物体,改变两个力的方向一次在小车同侧,一次在小车两测,进行观察得出实验结论,所以C正确;
D、将小车扭转一个角度,松手后小车会从静止变为运动,恰好说明二力平衡的两个力必须在同一直线上,否则不能平衡,所以D正确。
故选:B。
知识点二二力平衡条件的应用
1.求力的大小和判断力的方向:可根据一对平衡力中一个力的大小、方向,确定另外一个力的大小和方向。
◎拓展
在空中跳伞的运动员打开降落伞后,随着速度的增加阻力会越来越大,最后阻力与重力平衡,运动员和伞会匀速下落。
2.判断物体的运动状态:物体受平衡力时,应保持静止状态或匀速直线运动状态。
3.判断二力平衡
(1)根据二力平衡条件判断:作用在同一个物体上的两个力,如果大小相等,方向相反,并且在同一条直线上,则这两个力平衡。
(2)根据物体的运动状态来判断:若物体只受两个力作用且处于静止状态或匀速直线运动状态,则这两个力平衡。
点拨
判断两个力是否属于平衡力的方法
一确定受力物体(两个力的受力物体是不是同一物体)
二比较大小(大小相等)
三看方向是否相反(方向相反)四看是否在同一条直线上。
例题:如图是我校某学生进行排球训练的某场景。若排球的重力为G、所受阻力为f,则排球仅在这两个力的作用下从空中竖直加速下落的过程中,它所受合力的大小和方向为( )
解:解:当排球竖直加速下落时,重力G方向竖直向下,阻力f方向竖直向上,因为重力大于阻力,根据同一直线上方向相反的两个力的合力计算方法,合力大小等于两力大小之差,即合力F=G﹣f,方向与较大的力(重力G)的方向相同,为竖直向下。故D符合题意,ABC不符合题意。
故选:D。
1.如图,将轻质弹簧上端固定,下端位于A点时弹簧恰好不发生形变。若将一小球挂在弹簧下端,静止时小球于O点,现将小球从A点由静止释放,能下落至最低点B,不计空气阻力,则小球( )
A.从A点到O点运动过程中,速度先增大后减小
B.从A点到O点运动过程中,速度一直增大
C.从O点到B点运动过程中,速度先增大后减小
D.运动至最低点B时,速度为0,受平衡力作用
【答案】B
【解答】解:AB、从A点到O点运动过程中,弹簧的弹力始终小于小球的重力,小球所受的合力方向竖直向下,合力大小变小但大于零,所以小球速度一直增大,故A错误,B正确;
C、从O点到B点运动过程中,弹簧的拉力变大,大于小球的重力,速度一直减小,故C错误;
D、在O点时,小球受到平衡力的作用,O点向下,弹簧的形变变大,弹力变大,小球的重力不变,所以弹簧对小球的作用力大于小球的重力,所以运动到最点B时,小球受力不平衡,故D错误。
故选:B。
2.如图所示的二力是一对平衡力的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解答】解:二力平衡的条件是:作用在同一个物体上的两个力,大小相等、方向相反,并且作用在同一条直线上,简单概括为“同物、等大、反向、共线”。
AD、二力不在同一条直线上,C、没有作用在同一物体上,B、二力满足四个条件,则为一对平衡力,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选:B。
3.在日常生活中,活泼可爱的冰箱贴逐渐流行起来了。如图,一磁性冰箱贴贴在冰箱的外壳(竖直表面)上静止不动时,以下对它的说法中正确的是( )
A.冰箱给冰箱贴只有磁力
B.冰箱给冰箱贴有磁力、弹力和摩擦力
C.冰箱给冰箱贴有磁力和弹力
D.冰箱贴受到的重力跟受到冰箱的作用力不平衡
【答案】B
【解答】解:ABC,冰箱贴受到冰箱的磁力、支持力和摩擦力,支持力属于弹力,故AC错误,B正确;
D、冰箱贴能稳稳地吸附在冰箱上,正是因为磁力间接提供了足够的摩擦力来平衡重力,故D错误。
故选:B。
4.如图,送餐机器人工作时,在水平路面上沿直线匀速前行。下列说法正确的是( )
A.食物对餐盘的压力和机器人对餐盘的支持力是一对平衡力
B.机器人受到重力、支持力和摩擦力共3个力的作用
C.机器人始终保持餐盘水平,则餐盘上的食物会受摩擦力的作用
D.机器人匀速前进时受力平衡
【答案】D
【解答】解:A、食物对餐盘的压力和机器人对餐盘的支持力,这两个力大小不相等,机器人对餐盘的支持力等于餐盘和食物的总重力,根据二力平衡条件,两个力大小不相等,不是一对平衡力,故A错误。
B、机器人在水平路面上沿直线匀速前行,受到竖直向下的重力、竖直向上地面的支持力,水平方向还有牵引力和摩擦力,共4个力的作用,故B错误。
C、机器人始终保持餐盘水平,餐盘上的食物随机器人一起匀速直线运动,食物与餐盘之间没有相对运动的趋势,所以食物不受摩擦力的作用,故C错误。
D、机器人匀速前进时,处于平衡状态,根据牛顿第一定律可知,物体处于平衡状态时受力平衡,所以机器人受到的力是平衡力,故D正确。
故选:D。
5.关于运动和力的关系,下列几种说法中,正确的是( )
A.行驶中的汽车,若突然关闭发动机,车立即就停止运动
B.在平衡力的作用下,汽车一定静止
C.汽车匀速转弯时,不一定受到力的作用
D.汽车加速运动时,一定受到力的作用
【答案】D
【解答】解:A、行驶中的汽车,若突然关闭发动机,车由于惯性,会保持原来的运动状态继续向前运动一段距离,而不会立即停止运动,故A错误。
B、在平衡力的作用下,物体处于平衡状态,可能是静止状态,也可能是匀速直线运动状态,所以汽车不一定静止,故B错误。
C、汽车匀速转弯时,速度大小虽然不变,但运动方向发生了改变,而运动状态包括速度大小和运动方向,所以其运动状态发生了改变。根据力是改变物体运动状态的原因可知,汽车一定受到了力的作用,故C错误。
D、力是改变物体运动状态的原因,汽车加速运动时,速度大小发生了变化,运动状态改变,所以一定受到了力的作用,故D正确。
故选:D。
6.下列关于力的说法正确的是( )
A.足球踢出后在空中继续运动,受到重力、空气阻力和踢力
B.“以卵投石,尽天下之卵,不可毁也”说明只有鸡蛋受到力的作用,石头不受力
C.“卷我屋上三重茅”说明力可以改变物体的运动状态
D.施力物体施力在前,受力物体受力在后
【答案】C
【解答】解:A、足球踢出后在空中继续运动,是因为足球具有惯性。此时足球受到重力和空气阻力,不再受到踢力,故A错误;
B、物体间力的作用是相互的,以卵投石时,鸡蛋和石头都受到力的作用,故B错误;
C、“卷我屋上三重茅”意思是狂风将茅草卷走,茅草由静止变为运动,说明力可以改变物体的运动状态,故C正确;
D、施力物体同时也是受力物体,不分前后,故D错误。
故选:C。
7.如图所示,是探究“二力平衡的条件”实验,小车两端的细绳绕过定滑轮挂有等重的钩码,此时F1与F2在同一水平直线上,下列说法正确的是( )
A.忽略摩擦,小车只受到一对平衡力的作用
B.增减钩码个数,可探究二力大小对小车平衡的影响
C.实验中让小车在水平桌面上做匀速直线运动比较容易操作
D.小车受到的重力与小车对桌面的压力是一对相互作用力,对实验没有影响
【答案】B
【解答】解:A.忽略摩擦,小车在桌面上受四个力作用,在竖直方向上受到重力和支持力是一对平衡力,在水平方向上F1与F2是一对平衡力,所以小车受到两对平衡力的作用,故A错误;
B.增减钩码个数,可改变F1与F2的大小,从而探究二力大小对小车平衡的影响,故B正确;
C.小车在水平桌面上运动易受到摩擦力的作用,实验中让小车在水平桌面上做匀速直线运动不容易操作,故C错误;
D.小车受到的重力与小车对桌面的压力方向相同,不是一对相互作用力,对实验有影响,故D错误。
故选:B。
8.如图所示力和运动的四个情景,下列说法正确的是( )
A.木块与表面光滑的小车一起做匀速直线运动,小车受阻力停止时,木块立刻停止
B.人向另一船推了一下,两船同时向后运动,说明力的作用是相互的
C.水平向右的力推桌子没推动,是因为此时摩擦力大于推力
D.每隔相等时间拍摄的某个同学向右运动的位置图片,该同学运动的越来越快
【答案】B
【解答】解:
A、根据牛顿第一定律,一切物体都有保持原来运动状态的性质。木块与表面光滑的小车一起做匀速直线运动,小车受阻力停止时,由于木块与小车间无摩擦力,木块会因惯性保持原来的匀速直线运动状态,不会立刻停止,故A错误。
B、人向另一船推了一下,人对另一船施加了力,同时另一船也对人所在的船施加了力,两船同时向后运动,说明物体间力的作用是相互的,故B正确。
C、水平向右的力推桌子没推动,此时桌子处于静止状态,受到的是平衡力作用,水平方向上推力和摩擦力大小相等,故C错误。
D、根据频闪照片判断物体运动快慢时,相等时间内通过的路程越来越小,则物体运动越来越慢,故D错误。
故选:B。
9.足球是青少年喜爱的运动。关于运动员脚踢球的过程中,下列说法正确的是( )
A.先有脚对球的作用力,后有球对脚的作用力
B.脚对球的作用力使脚发生形变
C.脚对球的作用力改变球的运动状态
D.足球在空中飞行时不受到力的作用
【答案】C
【解答】A.物体间力的作用是相互的,脚对球的作用力与球对脚的作用力是同时产生、同时消失的,不存在先后顺序,故A错误;
B.脚对球的作用力,施力物体是脚,受力物体是球,这个力使球的形状和运动状态可能发生改变,故B错误;
C.力可以改变物体的运动状态,脚对球施加力时,能改变球的运动方向、速度大小等,即改变球的运动状态,故C正确;
D.足球在空中飞行时运动状态时刻发生改变,受到竖直向下的重力作用,同时还可能受到空气阻力,故D错误。
故选:C。
10.如图所示,为了验证二力平衡的条件之一:“只有作用在同一物体上的两个力才能使物体平衡”,下列做法正确的是( )
A.改变重物重力大小
B.将卡片扭转一定的角度
C.将卡片向下拉
D.将卡片一剪为二
【答案】D
【解答】解:根据控制变量法,探究作用在同一物体上的两个力才能使物体平衡,只改变作用的物体个数,力的大小、方向、作用点不变,把小卡片一剪两半,两个力不在同一物体上,通过观察卡片是否能够平衡可验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,故ABC错误,D正确。
故选:D。
11.小鑫同学用如图所示的装置“探究二力平衡的条件”,不考虑两边细绳的重力对实验的影响。关于这个实验,下列说法正确的是( )
A.实验时应把小车放在粗糙的水平桌面上
B.只有小车处于静止状态时,小车才受到平衡力的作用
C.实验中通过调整钩码的数量来改变拉力的大小
D.将小车扭转一个角度后松手,是为了探究相互平衡的两个力方向是否必须相反
【答案】C
【解答】解:A.“探究二力平衡条件”这个实验很重要的一点就是尽量减少物体受到的摩擦力对实验的影响,所以水平面越光滑越好,故A错误;
B.静止状态和匀速直线运动状态都叫平衡状态,都受平衡力作用,故B错误;
C.实验中小车受到的拉力等于所挂砝码重力,通过调整钩码数量来改变拉力的大小,故C正确;
D.将平衡后的小车在水平桌面上扭转一个角度后释放,是为了探究相互平衡的两个力方向是否在同一直线上,故D错误。
故选:C。
12.下列各图所示事例中,分析错误的是( )
A.甲图器材可以用来探究声音的响度与振幅的关系
B.乙图在测量长度时需要估读是为了消除测量误差
C.丙图可以探究物体的重力大小与质量大小的关系
D.丁图可以探究物体处于平衡状态时二力平衡的条件
【答案】B
【解答】解:A、让直尺伸出桌面的长度不变,用大小不同的力拨动直尺,听声音大小的同时观察直尺振动的幅度,可得出声音的响度与振幅的关系,故A正确;
B、在测量长度时需要估读是为了减小测量误差,不能消除误差,故B错误;
C、探究重力大小与质量的关系”实验,根据控制变量法的操作原则,应该改变物体的质量,同时测出质量不同物体对应的重力,故C正确;
D、由图可知,小车水平方向受到的力大小相等,方向相反,作用在同一直线上,作用在同一物体上,故D正确;
故选:B。
13.利用如图所示的装置探究二力平衡的条件。下列说法正确的是( )
A.小车应放在粗糙的水平桌面上
B.图中小车静止时,只受到一对平衡力的作用
C.小车处于平衡状态时,左、右托盘里的砝码质量一定不相等
D.将小车扭转一个角度后释放,是为了探究二力平衡的两个力是否作用在同一条直线
【答案】D
【解答】解:A、“探究二力平衡条件”实验要尽量减小物体受到的摩擦力对实验的影响,所以水平桌面尽量光滑,故A正确;
B、小车静止时,受力平衡,竖直方向受到重力和支持力,水平方向受到拉力和摩擦力,故受到二对平衡力的作用,故B错误;
C、小车处于平衡状态时,小车受到平衡力的作用,即小车受到两侧的拉力相等,由此可知左、右两盘中的砝码质量相等,故C错误;
D、将小车扭转一个角度后释放,两个力不在同一直线上,二力不平衡,故松手后,小车将转动,不能保持平衡,设计此实验的目的是为了探究二力平衡的两个力是否作用在同一条直线上,故D正确。
故选:D。
14.如图是探究二力平衡条件的实验装置,下列关于该实验的叙述不正确的是( )
A.调整托盘所放钩码个数,可改变小车受力大小
B.为使实验效果更明显,应选用质量小的小车
C.两边钩码质量相等时,小车一定处于平衡状态
D.将小车扭转一定角度再释放,是研究不在同一直线上的两个力是否平衡
【答案】C
【解答】解:A.调整两边的托盘所放的钩码数量,可以改变小车所受拉力的大小,可以探究二力平衡时两个力的大小关系,故A正确;
B.质量较大的小车对桌面的压力大,小车受到的摩擦力大,对实验影响较大,所以应选择质量较小的车,减小摩擦力对实验的影响,故B正确;
C.两边钩码质量相等时,两边的拉力相等,如果这两个力不在同一直线,则小车处于不平衡状态,所以小车不一定处于平衡状态,故C错误;
D.将小车扭转一个角度,是为了改变力的作用线的位置,使两个力不在同一直线,是为了探究二力平衡时两个力是否在同一直线上,故D正确。
故选:C。
15.利用如图所示装置探究二力平衡的条件。在轻质塑料片两端的细绳上挂等重的钩码,下拉塑料片,松手后塑料片向上运动。塑料片静止时,两边细线在同一条直线上。这一实验说明:彼此平衡的两个力,应满足( )
A.两力的大小相等
B.两力在同一直线上
C.两力的方向相反
D.两力作用在同一物体上
【答案】B
【解答】解:下拉塑料片,两个拉力不在同一直线上,松手后塑料片向上运动。塑料片静止时,两边细线在同一条直线上。这一实验说明:彼此平衡的两个力在同一直线上。
故选:B。
16.如图是“探究二力平衡的条件”的实验装置,下列叙述正确的是( )
A.小车应放在尽量光滑的水平桌面上
B.小车静止时,只受到一对平衡力的作用
C.小车处于平衡状态时,两托盘里的砝码质量一定不相等
D.把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放,小车运动状态不会改变
【答案】A
【解答】解:A、“探究二力平衡条件”这个实验很重要的一点就是尽量减小物体受到的摩擦力对实验的影响,所以水平桌面尽量光滑,故A正确;
B、小车静止时,受力平衡,竖直方向的重力与支持力平衡,水平方向两侧的拉力平衡,故受到二对平衡力的作用,故B错误;
C、当桌面上的小车处于静止状态,此时小车受到平衡力的作用,即小车受到两侧的拉力相等,由此可知左、右两盘中的砝码质量相等,故C错误;
D、将小车扭转一个角度,两个力不在同一直线上,二力不平衡,故松手后,小车将转动,不能保持平衡,运动状态改变,故D错误。
故选:A。
17.在探究二力平衡条件的实验中,小明采用的实验装置如图,在探究过程中( )
A.硬纸片的质量越大,实验效果越好
B.装置两侧的定滑轮是为了改变力的大小
C.实验中硬纸片所受拉力就是钩码的重力
D.实验过程中,最好让硬纸片保持静止状态
【答案】D
【解答】解:A、实验中,纸片的质量大,重力就大,实验时,纸片会明显的下坠,对实验的影响就大,故A错误;
B、实验中使用定滑轮是为了改变力的方向,不是为了改变力的大小,故B错误;
C、实验中纸片所受拉力等于钩码的重力,不能说“就是钩码的重力”,故C错误;
D、实验中,让纸片保持平衡状态,保持静止或匀速直线运动,最好保持静止状态,故D正确。
故选:D。
18.如图利用小车、多个相同砝码等器材探究二力平衡的条件,下列说法中正确的是( )
A.图甲中可将小车换成等大的木块
B.图乙中桌面倾斜不影响该实验探究
C.图甲中的左盘内再放一个砝码,小车将向左匀速运动
D.图甲中通过观察小车的运动状态来判断二力是否平衡
【答案】D
【解答】解:A、实验时,要尽可能的使摩擦力小些,若将小车换成等大的木块,用滑动摩擦来代替滚动摩擦使得摩擦力增大,故A错误;
B、图乙中若桌面倾斜,两侧的拉力大小虽然相等,但小车在斜面上重力和支持力方向不相同,重力和支持力不平衡,小车不能处于静止状态,所以桌面倾斜会影响该实验探究,故B错误;
C、在图甲中的左盘内再放一个砝码,左侧的拉力大于右侧的拉力,小车将向左做加速运动,故C错误;
D、静止的物体或匀速直线运动的物体都受到平衡力的作用,因此实验中通过小车是否静止或匀速运动来判断二力是否平衡,故D正确。
故选:D。
19.一个排球的重力为G、所受阻力为f,它在空中运动时受到的空气阻力始终与运动方向相反,则这个排球仅在这两个力的作用下从空中加速下落的过程中,它所受合力的大小和方向为( )
A.大小:G﹣f;方向:竖直向上
B.大小:G+f:方向:竖直向上
C.大小:G﹣f:方向:竖直向下
D.大小:G+f:方向:竖直向下
【答案】C
【解答】解:当排球竖直加速下落时,重力G方向竖直向下,阻力f方向竖直向上,因为重力大于阻力,根据同一直线上方向相反的两个力的合力计算方法,合力大小等于两力大小之差,即合力F=G﹣f,方向与较大的力(重力G)的方向相同,为竖直向下。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选:C。
20.如图中,一段弹簧固定在水平桌面上(如图甲所示),将一个小球放在弹簧上使其处于静止状态(如图乙所示)、用竖直向下的力F压小球至如图丙的位置,然后撤去力F,小球向上运动到A点后下落(如图丁所示)、不计空气阻力的影响。则从撤去力F到小球运动到A点的过程中,下列说法中正确的是( )
A.小球一直做减速运动
B.小球在A点速度为零,合力为零
C.小球离开弹簧时的速度最大
D.小球离开弹簧前,受到的合力先减小后增大
【答案】D
【解答】解:由题意可知,乙图中小球受到的重力等于弹簧的弹力;
当将小球压缩至丙图时,弹力大于重力,若撤去力F,则小球会向上做加速运动,到乙图位置时,弹力等于重力,此时速度最大,再向上运动时,向上的弹力小于向下的重力,则小球向上做减速运动;
小球离开弹簧后受向下的重力而做减速运动,到达最高点时速度为零;
A、由上述分析可知,从撤去力F到小球运动到A点的过程中,小球先加速后减速,故A错误;
B、小球到达A点速度为零,但此时受力不平衡,所以不是平衡状态,不处于静止状态,故B错误;
C、在乙图位置时,小球的速度最大,故C错误;
D、撤去力F,小球从开始上升到乙图位置的过程中,向上的弹力大于向下的重力,但弹力减小,由F合=F弹﹣G可知合力减小;到乙图位置时,弹力等于重力,则合力为零;从乙图位置到达到甲位置的过程中,向上的弹力小于向下的重力,但弹力减小,由F合=G﹣F弹可知合力增大;
由此可知,小球离开弹簧前,其受到的合力先减小后增大,故D正确。
故选:D。
21.如图所示为某跳伞运动员在空中匀速下落的过程,已知降落伞和人受到的重力为分别为G1和G2,降落伞对人的拉力为F,空气对降落伞和人的阻力分别为f1和f2。在空气中的浮力忽略不计,则下列关系式正确的是( )
A.G1=f1 B.G1=F C.G2=f2+F D.G2=F
【答案】C
【解答】解:因为运动员在空中匀速下落,处于平衡状态,所受合力为零。对人进行受力分析,人受到竖直向下的重力G2和降落伞对人竖直向上的拉力F以及空气对人的阻力f2,这三个力是一对平衡力,大小相等,即G2=F+f2。
对降落伞进行受力分析,降落伞受到竖直向下的重力G1、空气对降落伞竖直向上的阻力f1以及人对降落伞竖直向下的拉力(大小等于F,因为力的作用是相互的),所以G1+F=f1。
对人和降落伞整体进行受力分析,整体受到竖直向下的总重力G1+G2和竖直向上的总阻力f1+f2,则G1+G2=f1+f2。
综上所述,只有G2=F+f2正确,故C符合题意,ABD错误。
故选:C。
22.作用在同一物体上沿同一直线的两个力,其合力为500N。已知其中一个力是300N,则另一个力( )
A.一定等于200N B.一定小于200N
C.一定大于800N D.可能等于800N
【答案】D
【解答】解:由题意知:两分力在同一直线上,其中F1=300N,F合=500N。
当两力方向相同时,F合=F1+F2,F2=F合﹣F1=500N﹣300N=200N;
当两力方向相反时,F合=F2﹣F1,F2=F合+F1=500N+300N=800N。
则另外一个力大小可能是200N,也可能是800N,故D正确。
故选:D。
23.作用在同一物体的两个力为F1和F2,关于它们的合力,下列说法中错误的是( )
A.F1与F2方向相同时,这两个力的合力大小为F1+F2
B.F1与F2方向相反时,这两个力的合力大小为F1﹣F2(F1大于F2)
C.这两个力的合力的作用效果与这两个力共同作用的效果相同
D.合力一定大于其中任意一个力
【答案】D
【解答】解:A.同一直线上同方向二力的合力等于二力之和,所以,F1与F2方向相同时,这两个力的合力大小为F1+F2,故A正确;
B.同一直线反方向二力的合力等于二力之差,所以F1与F2方向相反时,这两个力的合力大小为F1﹣F2(F1大于F2),故B正确;
C.合力的作用效果与二力的作用效果相同,故C正确;
D.当两个的方向相反时,同一直线上二力的合力等于二力之差,合力可以小于任何一个力,故D错误。
故选:D。
24.科学研究表明:空气对运动物体的阻力与物体速度的大小有关,物体速度越大,其受到的空气阻力越大。若不考虑雨滴质量的变化和风速的影响,雨滴由云层向地面下落的过程中,雨滴所受重力和空气阻力合力大小( )
A.始终不变 B.始终变小
C.先变小后变大 D.先变小后不变
【答案】D
【解答】解:由题知,物体的速度越大,其受到的空气阻力越大;雨滴下落时,开始雨滴下落速度慢,阻力小于重力,合力方向向下,速度越来越快;当下落速度加快使阻力变大且等于重力时,合力为0,雨滴开始做匀速运动;所以,整个过程中,雨滴所受重力和空气阻力合力大小先变小后不变。
故选:D。
25.如图所示,女孩用大小为F的拉力竖直向上提书包,但书包静止不动,未离开地面。若书包的重力为G,此时书包的重力G和拉力F的合力大小为( )
A.0 B.G﹣F C.F D.G+F
【答案】B
【解答】解:书包没有被提起,处于静止状态,为平衡状态,受力平衡,对书包受力分析,它受到重力、竖直向上的拉力,还有竖直向上的支持力作用,这三力平衡,所以拉力F小于书包的重力G。
这三力平衡,则拉力F与支持力N的合力大小等于书包的重力G,此时书包的重力G和拉力F的合力大小为G﹣F。
故选:B。
(多选)26.在2025年全国女子举重锦标赛上,廖桂芳在女子76公斤级比赛中包揽抓举、挺举和总成绩3枚金牌,并打破该级别总成绩全国纪录。如图所示,廖桂芳挺举杠铃并保持静止时,下列正确的有( )
A.杠铃对人的压力和人对杠铃的支持力是一对平衡力
B.杠铃受到的重力和人对杠铃的支持力是一对平衡力
C.人受到的重力和地面对人的支持力是一对平衡力
D.人对地面的压力和地面对人的支持力是一对相互作用力
【答案】BD
【解答】解:A、杠铃对人的压力和人对杠铃的支持力作用在不同的物体上,不是一对平衡力,故A错误;
B、杠铃受到的重力和人对杠铃的支持力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上,是一对平衡力,故B正确;
C、人受到的重力和地面对人的支持力大小不相等,不是一对平衡力,故C错误;
D、人对地面的压力和地面对人的支持力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在两个物体上,是一对相互作用力,故D正确。
故选:BD。
(多选)27.一段弹簧固定在水平桌面上(如图甲所示),将一个小球放在弹簧上使其处于静止状态(如图乙所示),用竖直向下的力F压小球至图丙的位置,然后撤去力F,小球向上运动到A点后下落(如图丁所示),不计空气阻力的影响。则从撤去力F到小球运动到A点的过程中,下列说法中正确的是( )
A.小球离开弹簧前一直做加速运动
B.小球在A点处于非平衡状态
C.小球离开弹簧时的速度最大
D.小球离开弹簧前,受到的合力先减小后增大
【答案】BD
【解答】解:由题意知,乙图小球受到的重力等于弹簧的弹力;
当将小球压至丙图时,弹力大于重力,撤去力F,小球向上做加速运动,到乙图位置时,弹力等于重力,速度最大,再向上运动,弹力小于重力,做减速运动;小球离开弹簧向上减速运动,到达A点速度为零。
A、小球离开弹簧前先加速后减速,故A错误;
B、小球到达A点速度为零,只受重力,受力不平衡,所以不是平衡状态,故B正确;
C、在乙图位置时,速度最大,故C错误;
D、小球从开始上升到乙图位置,弹力大于重力,F合=F弹﹣G,合力减小;到乙图位置,弹力等于重力,合力为零;从乙图位置到离开弹簧,弹力小于重力,F合=G﹣F弹,合力增大,所以小球合力先减小后增大,故D正确。
故选:BD。
(多选)28.2023年5月,西昌卫星发射中心利用长征三号乙运载火箭成功发射第五十六颗北斗导航卫星(如图所示)。该卫星属地球静止轨道卫星,是我国北斗三号工程的首颗备份卫星,此次发射是北斗高精度组网后的首次发射。下列有关说法中正确的是( )
A.火箭发射前受重力和支持力的作用
B.火箭升空时引擎对喷出气体施加力而气体对引擎没有力的作用
C.火箭升空过程中推力改变了火箭的运动状态
D.北斗卫星进入轨道后绕地球飞行过程中受平衡力作用
【答案】AC
【解答】解:A.火箭发射前受重力和支持力的作用,故A正确;
B.由于物体间力的作用是相互的,火箭升空时引擎对喷出气体施加力同时喷出气体对引擎有反作用力,故B错误;
C.火箭起飞时,向后喷气,空气对火箭产生一个向前的力,使火箭加速前进,这是利用了力的作用是相互的,推力改变了火箭的运动状态,故C正确;
D.北斗卫星进入轨道后绕地球飞行过程中运动方向不断变化,处于非平衡状态,受非平衡力作用,故D错误。
故选:AC。
(多选)29.如图所示,用手把一物体压在竖直墙壁上,并使手和物体沿墙壁匀速下滑,则以下说法不正确的是( )
A.手对物体的压力和物体对手的弹力是一对相互作用力
B.手对物体的压力和物体对墙的压力是一对平衡力
C.物体的重力和墙壁对物体的摩擦力是一对相互作用力
D.手对物体的压力和墙对物体的弹力是一对平衡力
【答案】BC
【解答】解:A、手对物体的压力和物体对手的弹力,大小相等、方向相反、在一条直线上,在两个物体上,是一对相互作用力,故A正确;
B、手对物体的压力和物体对墙的压力二力方向相同、作用在两个物体上的;不是平衡力,故B错误;
C、在竖直方向上,物体的重力和墙壁对物体的摩擦力大小相等、方向相反、在一条直线上,在一个物体上,是一对平衡力,故C错误;
D、手对物体的压力和墙对物体的弹力大小相等,方向相反,作用在一条直线上,作用在一个物体上,是一对平衡力,故D正确。
故选:BC。
(多选)30.如图所示,是我国冰壶运动员参加比赛时的情境。下列说法正确的是( )
A.运动员推动冰壶滑行时,以冰面为参照物冰壶是运动的
B.掷出后的冰壶继续运动时,冰壶只受到重力作用
C.掷出后的冰壶继续运动时,推力改变了冰壶的运动状态
D.掷出后的冰壶运动越来越慢,是因为受到滑动摩擦力的作用
【答案】AD
【解答】解:A、运动员推冰壶前进时,以冰面为参照物,冰壶的位置发生了改变,所以是运动的,故A正确;
B、掷出后的冰壶继续运动时,冰壶受到重力和滑动摩擦力的作用,故B错误;
C、开始冰壶和手一起运动,冰壶脱离手后,冰壶不会受到手的推力,冰壶由于滑动摩擦力改变了冰壶的运动状态,故C错误;
D、冰壶运动的越来越慢,是因为受到滑动摩擦力的作用,故D正确。
故选:AD。
(多选)31.踢毽子起源于我国汉代,高承《事物纪原》记:“今时小儿以铅锡为钱,装以鸡羽,呼为毽子,三四成群走踢……”,如图所示。下列关于踢毽子的说法中正确的是( )
A.踢毽子时脚感到疼的施力物体是毽子
B.脚将毽子踢出去,说明力可以改变物体的运动状态
C.在飞行过程中,毽子受到重力和脚对它的踢力
D.毽子离开脚后持续运动,说明运动不需要力来维持
【答案】ABD
【解答】解:A.踢毽子时脚会疼,因为人对毽子施加力的同时,由于力的作用是相互的,脚感到疼的施力物体是毽子,毽子对脚施加了力,故A正确;
B.脚将毽子踢出去,毽子由静止变为运动,运动状态改变,说明力可以改变物体的运动状态,故B正确;
C.在飞行过程中,脚与毽子不再发生相互作用,毽子只受到重力,没有脚对它的踢力,故C错误;
D.毽子离开脚后由于惯性持续运动,说明运动不需要力来维持,故D正确。
故选:ABD。
(多选)32.关于同一直线上二力的合成,下列说法正确的是( )
A.同一直线上方向相同的两个力,其合力的大小等于这两个力大小之和
B.同一直线上方向相同的两个力,其合力的大小一定大于其中一个力的大小
C.同一直线上方向相反的两个力,其合力的大小不可能等于零
D.同一直线上方向相反的两个力,其合力的大小可能大于其中一个力的大小
【答案】ABD
【解答】解:A、B.作用在同一直线上的两个力,方向相同时合力等于两个力的和,方向不变,故A、B正确;
C.同一直线上方向相反的两个力,大小相等时,合力等于两个力的差,合力为零,故C错误;
D.同一直线上方向相反的两个力,F1=10N,F2=1N,F合=F1﹣F2=10N﹣1N=9N,F合大于F2,故D正确。
故选:ABD。
(多选)33.下列各图所示事例中,分析正确的是( )
A.甲图器材可以用来探究声音的响度与振幅的关系
B.乙图在测量长度时需要估读是为了消除测量误差
C.丙图可以探究物体的重力大小与质量大小的关系
D.丁图可以探究物体处于平衡状态时二力平衡的条件
【答案】ACD
【解答】解:A、让直尺伸出桌面的长度不变,用大小不同的力拨动直尺,听声音大小的同时观察直尺振动的幅度,可得出声音的响度与振幅的关系,故A正确;
B、在测量长度时需要估读是为了减小测量误差,不能消除误差,故B错误;
C、探究重力大小与质量的关系”实验,根据控制变量法的操作原则,应该改变物体的质量,同时测出质量不同物体对应的重力,故C正确;
D、由图可知,小车水平方向受到的力大小相等,方向相反,作用在同一直线上,作用在同一物体上,故D正确;
故选:ACD。
(多选)34.小南用如图所示装置探究二力平衡条件,他在左、右盘中分别放入重为6N、2N的砝码,物块刚好向左匀速滑动。则下列说法正确的是( )
A.物块此时受到的摩擦力方向向右
B.此装置设计存在问题不能用于探究二力平衡条件
C.物块在水平方向只受两个力的作用
D.若取下左盘砝码,则物块最终可以向右滑动
【答案】AB
【解答】解:A、在左、右盘中分别放入重为6N、2N的砝码,物块刚好向左匀速滑动,物块做匀速直线运动时处于平衡状态,滑动摩擦力方向向右,故A正确;
B、此装置中物块与桌面之间的摩擦力大太,不能用于探究二力平衡条件,故B正确;
C、实验时,发现物块向左匀速滑动时,处于平衡状态,受平衡力,F1与F2大小并不相等,出现这种现象的原因是木块受到了滑动摩擦力作用,水平方向受到三个力的作用,故C错误;
D、两边小盘中的砝码重量不相等时也可以向左匀速滑动,是因为物块受到了滑动摩擦力的影响;
对物块做受力分析,
受到向右的拉力:F1=2N,
向左的拉力:F2=6N,
则f=F2﹣F1=6N﹣2N=4N,方向向右,
取下左盘砝码,此时向左的力:F2'=0N,F1'=2N,最大静摩擦力大于滑动摩擦力,则物块会保持静止,故D错误。
故选:AB。
(多选)35.在探究“二力平衡的条件”实验中,小枫同学采用的实验装置如图甲所示,小红同学采用的实验装置如图乙所示,下列是他们关于实验的一些做法和讨论,其中正确的是( )
A.小车或木块应该放在粗糙的水平桌面上才容易保持静止
B.小车或木块两端的定滑轮可以改变力的方向
C.当向图甲左、右两盘分别同时加入100g、120g的砝码时,木块仍可能处于静止状态
D.图乙实验用小车代替木块更科学,是因为小车受力面积小
【答案】BC
【解答】解:AD.在探究“二力平衡的条件”实验中,为了减小摩擦力对实验造成的影响,应将小车或木块放在光滑的水平桌面上,且用小车代替木块可以用滚动摩擦来代替滑动摩擦来减小摩擦力,故AD错误;
B.小车或木块两端的滑轮不随物体一块移动,是定滑轮,可以改变力的方向,故B正确;
C.当向图甲左、右两盘分别同时加入100g、120g的砝码时,两盘的砝码质量虽然不相等(即两侧的拉力不相等),但由于木块和桌面间存在摩擦力,木块仍可能处于静止状态,故C正确。
故选BC。
(多选)36.一物体受到在同一直线上的两个力作用,这两个力的合力大小是25N,其中一个力的大小是10N,则另一个力的大小( )
A.可能是15N B.一定是35N C.可能是20N D.可能是35N
【答案】AD
【解答】解:已知其中一个力的大小是10N,合力的大小是25N;
当两个力的方向相同时,大小等于这两个力的大小之和,方向与这两个力的方向相同,即F=F1+F2,25N=10N+F2;
故另一个力的大小F2=15N,
当两个力的方向相反时,大小等于这两个力的大小之差,方向跟较大的那个力的方向相同,即F=F2﹣F1,25N=F2﹣10N,
故另一个力的大小F2=35N;故AD有可能。
故选:AD。
37.如图所示,跳伞运动员和伞的总重为780N,他从飞机上跳下,伞未打开前,受到空气的阻力为60N,则这两个力的合力的大小为 720 N,合力的方向是 竖直向下 。
【答案】720;竖直向下。
【解答】解:未打开伞前,运动员向下运动,受到竖直向下的重力和竖直向上的空气阻力的作用,两个力的合力F合力=G﹣f=780N﹣60N=720N,方向与重力方向相同,竖直向下。
故答案为:720;竖直向下。
38.小明同学用木块、钩码等器材进行探究“二力平衡条件”的实验。当小明在木块两侧的托盘中分别放置质量相同的钩码时,木块保持静止,如图所示;当小明在右侧增加一个钩码时,木块仍然处于静止状态,此时木块受到细线向左的拉力为F1、向右的拉力为F2,则F1 < F2(选填“>”、“=”或“<”)。这时木块在水平方向受力 平衡 (选填“平衡”或“不平衡”)。此现象与二力平衡条件不符,请尝试分析原因: 木块受到向左的摩擦力的作用 。
【答案】<;平衡;木块受到向左的摩擦力的作用。
【解答】解:两侧的托盘中分别放置质量相同的钩码时,木块保持静止,此时木块在水平方向上受到两个力,这两个力平衡;当小明在右侧增加一个钩码时,木块有向右运动的趋势,木块和桌面之间产生了向左的摩擦力的作用,此时木块受到了向左的拉力F1、向右的拉力F2、向左的摩擦力f,因为木块仍处于静止,在水平方向上受力平衡,此时可得F1+f=F2,所以F1<F2。
此现象与二力平衡条件不符,是因为木块受到了向左的摩擦力的作用。
故答案为:<;平衡;木块受到向左的摩擦力的作用。
39.在做“探究二力平衡的条件”实验时,应选择较 光滑 (选填“粗糙”或“光滑”)的水平桌面。如图所示实验装置,当在左、右两端同时挂不同钩码时小车静止,此时小车处于 平衡 (选填“平衡”或“非平衡”)状态。
【答案】光滑;平衡。
【解答】解:在做“探究二力平衡的条件”实验时,要尽可能减小摩擦力对实验过程的影响,故应选择较光滑的水平桌面;
平衡状态是指静止状态或匀速直线运动状态,则当在左、右两端同时挂不同钩码时小车静止,此时小车处于平衡状态。故答案为:光滑;平衡。
40.用如图所示的装置做“探究二力平衡的条件”的实验时,应选 轻一些 (选填“轻一些”或“重一些”)的小卡片。卡片平衡时,小华将卡片转过一个角度,松手后卡片不能平衡,设计此实验步骤的目的是探究不在 同一直线 (选填“同一直线”或“同一物体”)上的两个力是否能平衡。当卡片重新恢复到静止状态,这时卡片两边的拉力大小 相等 、方向相反。
【答案】轻一些;同一直线;相等
【解答】解:做“探究二力平衡的条件”的实验时,应选轻一些的小卡片,减小卡片重力对实验结果的影响。
卡片平衡时,小华将卡片转过一个角度,此时卡片受到的两个拉力不在同一条直线上,松手后卡片不能平衡,设计此实验步骤的目的是探究不在同一直线上的两个力是否能平衡。
当卡片重新恢复到静止状态,这时卡片两边的拉力等于两边悬挂物体的重力,大小相等。
故答案为:轻一些;同一直线;相等。
(2)微生物的生存所需的条件是:适宜的温度、水分和有机物。28°C环境利于细菌生长繁殖,因此要将培养皿放在28℃的环境中。
(3)培养48小时后,若观察到洗手前按指印的甲培养皿中有大量细菌繁殖,洗手后按指印的乙培养皿中有较少细菌繁殖,则能得出洗手能减少手上的细菌数量。
故答案为:(1)是否洗手;
(2)28°C环境利于细菌生长繁殖;
(3)洗手前按指印的甲培养皿中有大量细菌繁殖,洗手后按指印的乙培养皿中有较少细菌繁殖。专题8.2二力平衡
知识点一二力平衡的条件
1.现象探究
物体 图示 受力情况 状态
屋内的吊灯 受竖直向下的重力G和绳对它竖直向上的拉力F拉 静止状态
在水平 轨道上 匀速直 线行驶 的列车 竖直方向上,受竖直向下 的重力G和钢轨对它竖直向上的支持力F支;水平方向上,受向前的牵引力F和向后的阻力F用 匀速直线 运动状态
探究归纳:物体受到力的作用时有时也会保持静止状态或匀速直线运动状态,即运动状态不变。
2.平衡状态和平衡力:物体受到几个力作用时,如果保持静止或匀速直线运动状态,我们就说这几个力相互平衡,物体处于平衡状态。
3.二力平衡:当物体受到两个力的作用时,如果物体保持静止或匀速直线运动状态,我们就说这两个力相互平衡,简称二力平衡。
◎注意
速度为零≠平衡
速度为零的物体不一定处于平衡状态。例如,物体以一定的初速度竖直向上抛出,当它到达最高点时,速度为零,但是受力却不平衡;只受到竖直向下的重力,它并没有处于平衡状态。速度为零时,判断物体是否处于平衡状态,关键看其原状态能否“保持”。
例题:重力为G的雪花从空中加速飘落的过程中,若雪花所受阻力为f,则雪花所受力的合力的大小和方向分别为( )
A.G﹣f竖直向上 B.G+f竖直向上
C.G﹣f竖直向下 D.G+f竖直向下
4.实验:探究二力平衡的条件
实验 思路 如图所示,把小车放在光滑的水平桌面上,使小车在水平方向上受两个力的作用。采用控制变量法进行探究,分别改变这两个力的大小(通过改变钩码的数量实现)、方向、是否共线(通过扭转小车实现)和是否同体(通过分别拉2辆小车实现),由静止释放小车,观察小车在什么条件下会保持静止状态不变。
实验 器材 小车,细线,定滑轮2个,等质量托盘2个,钩码若干
实验 过程 (1)如实验装置图所示,将小车放在光滑的水平桌面上,安装好实验装置。使两个托盘内的钩码质量不相等,观察小车的运动情况。 (2)在两边的托盘里放上数量相同的钩码,使两个托盘里的钩码质量相等,观察小车的运动情况。 (3)保持两边托盘里的钩码质量相等,把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放,观察小车的运动情况。 (4)将连接小车右侧托盘的细线挂于小车左侧挂钩处,使F 、F 同时向左,观察小车的运动情况。 (5)控制力的大小不变,方向保持相反,保持两力在同一直线上,把细线挂在两个小车的两侧(如下图)。
实验 记录 小车在水平方向所受二力的情况 小车的运 动状态是否改变
大小 方向 是否在同一直线上 是否作用在 同一物体上
不相等 相反 是 是 是
相等 相反 是 是 否
相等 相反 否 是 是
相等 相同 是 是 是
相等 相反 是 否 是
实验 结论 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。可简记为:同体、等大、反向、共线
实验 改进 为消除小车与桌面之间的摩擦给实验带来的影响,也可以设计 如图所示的实验,将系于小卡片(重力可忽略不计)两对角的细线分别跨过左、右支架上的滑轮,在细线的两端挂上钩码,实验探究二力平衡的条件。实验中的研究对象是小卡片,小卡片受到两边细线的拉力作用,拉力的大小等于钩码的重力
注意
实验中减小摩擦阻力的方法
①用较为光滑的桌面和带有轮的小车,而不选用木块。
②也可以用轻质小卡片(忽略小卡片重力对实验的影响)替代小车。
③给滑轮加润滑油或者使用质量较大的砝码。
例题:如图探究“二力平衡条件”的实验。下列说法错误的是( )
A.桌面应光滑,可以减小摩擦力对实验的影响
B.小车静止时,只受到一对平衡力的作用
C.将右侧的一组钩码取下,挂在左侧钩码的下面,可以探究出方向相同的两个力不能平衡
D.将小车扭转一个角度,松手后小车会从静止变为运动,这表明两个力平衡需要作用在同一直线上
知识点二二力平衡条件的应用
1.求力的大小和判断力的方向:可根据一对平衡力中一个力的大小、方向,确定另外一个力的大小和方向。
◎拓展
在空中跳伞的运动员打开降落伞后,随着速度的增加阻力会越来越大,最后阻力与重力平衡,运动员和伞会匀速下落。
2.判断物体的运动状态:物体受平衡力时,应保持静止状态或匀速直线运动状态。
3.判断二力平衡
(1)根据二力平衡条件判断:作用在同一个物体上的两个力,如果大小相等,方向相反,并且在同一条直线上,则这两个力平衡。
(2)根据物体的运动状态来判断:若物体只受两个力作用且处于静止状态或匀速直线运动状态,则这两个力平衡。
点拨
判断两个力是否属于平衡力的方法
一确定受力物体(两个力的受力物体是不是同一物体)
二比较大小(大小相等)
三看方向是否相反(方向相反)四看是否在同一条直线上。
例题:如图是我校某学生进行排球训练的某场景。若排球的重力为G、所受阻力为f,则排球仅在这两个力的作用下从空中竖直加速下落的过程中,它所受合力的大小和方向为( )
1.如图,将轻质弹簧上端固定,下端位于A点时弹簧恰好不发生形变。若将一小球挂在弹簧下端,静止时小球于O点,现将小球从A点由静止释放,能下落至最低点B,不计空气阻力,则小球( )
A.从A点到O点运动过程中,速度先增大后减小
B.从A点到O点运动过程中,速度一直增大
C.从O点到B点运动过程中,速度先增大后减小
D.运动至最低点B时,速度为0,受平衡力作用
2.如图所示的二力是一对平衡力的是( )
A. B.
C. D.
3.在日常生活中,活泼可爱的冰箱贴逐渐流行起来了。如图,一磁性冰箱贴贴在冰箱的外壳(竖直表面)上静止不动时,以下对它的说法中正确的是( )
A.冰箱给冰箱贴只有磁力
B.冰箱给冰箱贴有磁力、弹力和摩擦力
C.冰箱给冰箱贴有磁力和弹力
D.冰箱贴受到的重力跟受到冰箱的作用力不平衡
4.如图,送餐机器人工作时,在水平路面上沿直线匀速前行。下列说法正确的是( )
A.食物对餐盘的压力和机器人对餐盘的支持力是一对平衡力
B.机器人受到重力、支持力和摩擦力共3个力的作用
C.机器人始终保持餐盘水平,则餐盘上的食物会受摩擦力的作用
D.机器人匀速前进时受力平衡
5.关于运动和力的关系,下列几种说法中,正确的是( )
A.行驶中的汽车,若突然关闭发动机,车立即就停止运动
B.在平衡力的作用下,汽车一定静止
C.汽车匀速转弯时,不一定受到力的作用
D.汽车加速运动时,一定受到力的作用
6.下列关于力的说法正确的是( )
A.足球踢出后在空中继续运动,受到重力、空气阻力和踢力
B.“以卵投石,尽天下之卵,不可毁也”说明只有鸡蛋受到力的作用,石头不受力
C.“卷我屋上三重茅”说明力可以改变物体的运动状态
D.施力物体施力在前,受力物体受力在后
7.如图所示,是探究“二力平衡的条件”实验,小车两端的细绳绕过定滑轮挂有等重的钩码,此时F1与F2在同一水平直线上,下列说法正确的是( )
A.忽略摩擦,小车只受到一对平衡力的作用
B.增减钩码个数,可探究二力大小对小车平衡的影响
C.实验中让小车在水平桌面上做匀速直线运动比较容易操作
D.小车受到的重力与小车对桌面的压力是一对相互作用力,对实验没有影响
8.如图所示力和运动的四个情景,下列说法正确的是( )
A.木块与表面光滑的小车一起做匀速直线运动,小车受阻力停止时,木块立刻停止
B.人向另一船推了一下,两船同时向后运动,说明力的作用是相互的
C.水平向右的力推桌子没推动,是因为此时摩擦力大于推力
D.每隔相等时间拍摄的某个同学向右运动的位置图片,该同学运动的越来越快
9.足球是青少年喜爱的运动。关于运动员脚踢球的过程中,下列说法正确的是( )
A.先有脚对球的作用力,后有球对脚的作用力
B.脚对球的作用力使脚发生形变
C.脚对球的作用力改变球的运动状态
D.足球在空中飞行时不受到力的作用
10.如图所示,为了验证二力平衡的条件之一:“只有作用在同一物体上的两个力才能使物体平衡”,下列做法正确的是( )
A.改变重物重力大小
B.将卡片扭转一定的角度
C.将卡片向下拉
D.将卡片一剪为二
11.小鑫同学用如图所示的装置“探究二力平衡的条件”,不考虑两边细绳的重力对实验的影响。关于这个实验,下列说法正确的是( )
A.实验时应把小车放在粗糙的水平桌面上
B.只有小车处于静止状态时,小车才受到平衡力的作用
C.实验中通过调整钩码的数量来改变拉力的大小
D.将小车扭转一个角度后松手,是为了探究相互平衡的两个力方向是否必须相反
12.下列各图所示事例中,分析错误的是( )
A.甲图器材可以用来探究声音的响度与振幅的关系
B.乙图在测量长度时需要估读是为了消除测量误差
C.丙图可以探究物体的重力大小与质量大小的关系
D.丁图可以探究物体处于平衡状态时二力平衡的条件
13.利用如图所示的装置探究二力平衡的条件。下列说法正确的是( )
A.小车应放在粗糙的水平桌面上
B.图中小车静止时,只受到一对平衡力的作用
C.小车处于平衡状态时,左、右托盘里的砝码质量一定不相等
D.将小车扭转一个角度后释放,是为了探究二力平衡的两个力是否作用在同一条直线
14.如图是探究二力平衡条件的实验装置,下列关于该实验的叙述不正确的是( )
A.调整托盘所放钩码个数,可改变小车受力大小
B.为使实验效果更明显,应选用质量小的小车
C.两边钩码质量相等时,小车一定处于平衡状态
D.将小车扭转一定角度再释放,是研究不在同一直线上的两个力是否平衡
15.利用如图所示装置探究二力平衡的条件。在轻质塑料片两端的细绳上挂等重的钩码,下拉塑料片,松手后塑料片向上运动。塑料片静止时,两边细线在同一条直线上。这一实验说明:彼此平衡的两个力,应满足( )
A.两力的大小相等
B.两力在同一直线上
C.两力的方向相反
D.两力作用在同一物体上
16.如图是“探究二力平衡的条件”的实验装置,下列叙述正确的是( )
A.小车应放在尽量光滑的水平桌面上
B.小车静止时,只受到一对平衡力的作用
C.小车处于平衡状态时,两托盘里的砝码质量一定不相等
D.把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放,小车运动状态不会改变
17.在探究二力平衡条件的实验中,小明采用的实验装置如图,在探究过程中( )
A.硬纸片的质量越大,实验效果越好
B.装置两侧的定滑轮是为了改变力的大小
C.实验中硬纸片所受拉力就是钩码的重力
D.实验过程中,最好让硬纸片保持静止状态
18.如图利用小车、多个相同砝码等器材探究二力平衡的条件,下列说法中正确的是( )
A.图甲中可将小车换成等大的木块
B.图乙中桌面倾斜不影响该实验探究
C.图甲中的左盘内再放一个砝码,小车将向左匀速运动
D.图甲中通过观察小车的运动状态来判断二力是否平衡
19.一个排球的重力为G、所受阻力为f,它在空中运动时受到的空气阻力始终与运动方向相反,则这个排球仅在这两个力的作用下从空中加速下落的过程中,它所受合力的大小和方向为( )
A.大小:G﹣f;方向:竖直向上
B.大小:G+f:方向:竖直向上
C.大小:G﹣f:方向:竖直向下
D.大小:G+f:方向:竖直向下
20.如图中,一段弹簧固定在水平桌面上(如图甲所示),将一个小球放在弹簧上使其处于静止状态(如图乙所示)、用竖直向下的力F压小球至如图丙的位置,然后撤去力F,小球向上运动到A点后下落(如图丁所示)、不计空气阻力的影响。则从撤去力F到小球运动到A点的过程中,下列说法中正确的是( )
A.小球一直做减速运动
B.小球在A点速度为零,合力为零
C.小球离开弹簧时的速度最大
D.小球离开弹簧前,受到的合力先减小后增大
21.如图所示为某跳伞运动员在空中匀速下落的过程,已知降落伞和人受到的重力为分别为G1和G2,降落伞对人的拉力为F,空气对降落伞和人的阻力分别为f1和f2。在空气中的浮力忽略不计,则下列关系式正确的是( )
A.G1=f1 B.G1=F C.G2=f2+F D.G2=F
22.作用在同一物体上沿同一直线的两个力,其合力为500N。已知其中一个力是300N,则另一个力( )
A.一定等于200N B.一定小于200N
C.一定大于800N D.可能等于800N
23.作用在同一物体的两个力为F1和F2,关于它们的合力,下列说法中错误的是( )
A.F1与F2方向相同时,这两个力的合力大小为F1+F2
B.F1与F2方向相反时,这两个力的合力大小为F1﹣F2(F1大于F2)
C.这两个力的合力的作用效果与这两个力共同作用的效果相同
D.合力一定大于其中任意一个力
24.科学研究表明:空气对运动物体的阻力与物体速度的大小有关,物体速度越大,其受到的空气阻力越大。若不考虑雨滴质量的变化和风速的影响,雨滴由云层向地面下落的过程中,雨滴所受重力和空气阻力合力大小( )
A.始终不变 B.始终变小
C.先变小后变大 D.先变小后不变
25.如图所示,女孩用大小为F的拉力竖直向上提书包,但书包静止不动,未离开地面。若书包的重力为G,此时书包的重力G和拉力F的合力大小为( )
A.0 B.G﹣F C.F D.G+F
(多选)26.在2025年全国女子举重锦标赛上,廖桂芳在女子76公斤级比赛中包揽抓举、挺举和总成绩3枚金牌,并打破该级别总成绩全国纪录。如图所示,廖桂芳挺举杠铃并保持静止时,下列正确的有( )
A.杠铃对人的压力和人对杠铃的支持力是一对平衡力
B.杠铃受到的重力和人对杠铃的支持力是一对平衡力
C.人受到的重力和地面对人的支持力是一对平衡力
D.人对地面的压力和地面对人的支持力是一对相互作用力
(多选)27.一段弹簧固定在水平桌面上(如图甲所示),将一个小球放在弹簧上使其处于静止状态(如图乙所示),用竖直向下的力F压小球至图丙的位置,然后撤去力F,小球向上运动到A点后下落(如图丁所示),不计空气阻力的影响。则从撤去力F到小球运动到A点的过程中,下列说法中正确的是( )
A.小球离开弹簧前一直做加速运动
B.小球在A点处于非平衡状态
C.小球离开弹簧时的速度最大
D.小球离开弹簧前,受到的合力先减小后增大
(多选)28.2023年5月,西昌卫星发射中心利用长征三号乙运载火箭成功发射第五十六颗北斗导航卫星(如图所示)。该卫星属地球静止轨道卫星,是我国北斗三号工程的首颗备份卫星,此次发射是北斗高精度组网后的首次发射。下列有关说法中正确的是( )
A.火箭发射前受重力和支持力的作用
B.火箭升空时引擎对喷出气体施加力而气体对引擎没有力的作用
C.火箭升空过程中推力改变了火箭的运动状态
D.北斗卫星进入轨道后绕地球飞行过程中受平衡力作用
(多选)29.如图所示,用手把一物体压在竖直墙壁上,并使手和物体沿墙壁匀速下滑,则以下说法不正确的是( )
A.手对物体的压力和物体对手的弹力是一对相互作用力
B.手对物体的压力和物体对墙的压力是一对平衡力
C.物体的重力和墙壁对物体的摩擦力是一对相互作用力
D.手对物体的压力和墙对物体的弹力是一对平衡力
(多选)30.如图所示,是我国冰壶运动员参加比赛时的情境。下列说法正确的是( )
A.运动员推动冰壶滑行时,以冰面为参照物冰壶是运动的
B.掷出后的冰壶继续运动时,冰壶只受到重力作用
C.掷出后的冰壶继续运动时,推力改变了冰壶的运动状态
D.掷出后的冰壶运动越来越慢,是因为受到滑动摩擦力的作用
(多选)31.踢毽子起源于我国汉代,高承《事物纪原》记:“今时小儿以铅锡为钱,装以鸡羽,呼为毽子,三四成群走踢……”,如图所示。下列关于踢毽子的说法中正确的是( )
A.踢毽子时脚感到疼的施力物体是毽子
B.脚将毽子踢出去,说明力可以改变物体的运动状态
C.在飞行过程中,毽子受到重力和脚对它的踢力
D.毽子离开脚后持续运动,说明运动不需要力来维持
(多选)32.关于同一直线上二力的合成,下列说法正确的是( )
A.同一直线上方向相同的两个力,其合力的大小等于这两个力大小之和
B.同一直线上方向相同的两个力,其合力的大小一定大于其中一个力的大小
C.同一直线上方向相反的两个力,其合力的大小不可能等于零
D.同一直线上方向相反的两个力,其合力的大小可能大于其中一个力的大小
(多选)33.下列各图所示事例中,分析正确的是( )
A.甲图器材可以用来探究声音的响度与振幅的关系
B.乙图在测量长度时需要估读是为了消除测量误差
C.丙图可以探究物体的重力大小与质量大小的关系
D.丁图可以探究物体处于平衡状态时二力平衡的条件
(多选)34.小南用如图所示装置探究二力平衡条件,他在左、右盘中分别放入重为6N、2N的砝码,物块刚好向左匀速滑动。则下列说法正确的是( )
A.物块此时受到的摩擦力方向向右
B.此装置设计存在问题不能用于探究二力平衡条件
C.物块在水平方向只受两个力的作用
D.若取下左盘砝码,则物块最终可以向右滑动
(多选)35.在探究“二力平衡的条件”实验中,小枫同学采用的实验装置如图甲所示,小红同学采用的实验装置如图乙所示,下列是他们关于实验的一些做法和讨论,其中正确的是( )
A.小车或木块应该放在粗糙的水平桌面上才容易保持静止
B.小车或木块两端的定滑轮可以改变力的方向
C.当向图甲左、右两盘分别同时加入100g、120g的砝码时,木块仍可能处于静止状态
D.图乙实验用小车代替木块更科学,是因为小车受力面积小
(多选)36.一物体受到在同一直线上的两个力作用,这两个力的合力大小是25N,其中一个力的大小是10N,则另一个力的大小( )
可能是15N B.一定是35N C.可能是20N D.可能是35N
37.如图所示,跳伞运动员和伞的总重为780N,他从飞机上跳下,伞未打开前,受到空气的阻力为60N,则这两个力的合力的大小为 N,合力的方向是 。
38.小明同学用木块、钩码等器材进行探究“二力平衡条件”的实验。当小明在木块两侧的托盘中分别放置质量相同的钩码时,木块保持静止,如图所示;当小明在右侧增加一个钩码时,木块仍然处于静止状态,此时木块受到细线向左的拉力为F1、向右的拉力为F2,则F1 F2(选填“>”、“=”或“<”)。这时木块在水平方向受力 (选填“平衡”或“不平衡”)。此现象与二力平衡条件不符,请尝试分析原因: 。
39.在做“探究二力平衡的条件”实验时,应选择较 (选填“粗糙”或“光滑”)的水平桌面。如图所示实验装置,当在左、右两端同时挂不同钩码时小车静止,此时小车处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态。
40.用如图所示的装置做“探究二力平衡的条件”的实验时,应选 (选填“轻一些”或“重一些”)的小卡片。卡片平衡时,小华将卡片转过一个角度,松手后卡片不能平衡,设计此实验步骤的目的是探究不在 (选填“同一直线”或“同一物体”)上的两个力是否能平衡。当卡片重新恢复到静止状态,这时卡片两边的拉力大小 、方向相反。