1.5 二力平衡的条件 同步练习（含答案）

_____1.5__二力平衡的条件__[学生用书B10]
1．下列运动过程中，处于平衡状态的物体是(　D　)
A．在空中由静止开始下落的苹果
B．竖直向上抛出的石子
C．沿光滑斜坡滚动的小球
D．在空中匀速直线下降的跳伞运动员
2．下列四种情形中，属于二力平衡的是(　B　)
A.　 B.
C. D.
3．如图所示，把一个木块放在水平桌面上，用水平向右的拉力拉木块沿水平桌面做匀速直线运动，对木块的受力分析正确的是(　D　)
图1－5－1
A．木块对桌面的压力和木块受到的支持力是一对平衡力
B．绳对木块的拉力大于桌面对木块的摩擦力
C．绳对木块的拉力和木块受到的摩擦力是一对相互作用力
D．木块受到的重力和支持力是一对平衡力
【解析】 木块对桌面的压力和桌面对木块的支持力，大小相等、方向相反、在同一直线上、作用在桌子和木块两个物体上，是一对相互作用力；物体处于匀速直线运动状态，受平衡力，水平方向拉力和摩擦力大小相等、方向相反，在同一直线上，是一对平衡力，所以拉力等于摩擦力；木块处于匀速直线运动状态，受平衡力，竖直方向重力和支持力大小相等、方向相反、在同一直线上，且作用在同一物体上，是一对平衡力。
4．如图，将木块放在粗糙程度相同的水平桌面上，用水平向右的拉力拉动木块，使木块向右做匀速直线运动，下列相关描述正确的是(　B　)
图1－5－2
A．木块受到的滑动摩擦力逐渐减小
B．木块受到的滑动摩擦力保持不变
C．木块受到的拉力大于滑动摩擦力
D．绳子对木块的拉力和木块对绳子的拉力是一对平衡力
【解析】 木块放在粗糙程度相同的水平桌面上，用水平向右的拉力拉动木块，使木块向右做匀速直线运动，所以木块水平方向受到的拉力与摩擦力是一对平衡力；滑动摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关，题中两个因素都没变，所以摩擦力不变，始终与拉力相等；绳子对木块的拉力和木块对绳子的拉力，不作用在一个物体上，不是一对平衡力而是一对相互作用力。
5．一个物体受到两个力的作用，这两个力的三要素完全相同，那么这两个力(　A　)
A．一定不是平衡力 B．一定是平衡力
C．可能是平衡力 D．条件不足，无法判断
【解析】 平衡力是指作用在一个物体上的两个力大小相等，方向相反，作用在一条直线上，若两个力的三要素完全相同，则方向就不是相反的，所以一定不是平衡力。
6．如图所示，人沿水平方向拉牛，但没有拉动。其中说法正确的是(　D　)
图1－5－3
A．绳拉牛的力小于牛拉绳的力
B．绳拉牛的力小于地面对牛的摩擦力
C．绳拉牛的力与牛拉绳的力是一对平衡力
D．绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是一对平衡力
【解析】 因牛处于静止状态，所以绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力大小相等，方向相反，作用在同一条直线、同一个物体上，是一对平衡力；绳拉牛的同时，牛也要拉绳，这两个力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，分别作用在牛和绳上，是一对相互作用力。
7．如图所示是小华同学探究“二力平衡条件”时的实验情景：
图1－5－4
(1)把轻质小车放在__光滑__(选填“光滑”或“粗糙”)的水平桌面上，向两端的小盘里加砝码，当两盘砝码的质量__相等__(选填“相等”或“不相等”)时，小车静止。
(2)保持两盘砝码的质量相等，将小车在水平桌面上转动一个小角度，此时作用在小车的两个拉力不在同一__直线上__，松手后小车运动状态__会__(选填“会”或“不会”)发生改变。
(3)在实验中，小明用木块代替小车，你认为小华和小明的方案中，__小华__的方案更好，理由是可以减少__摩擦力__对实验的影响。
【解析】 (1)为尽量减小摩擦力对实验的影响，把小车放在光滑的水平面上，当两边对小车的拉力相等时，小车保持静止，所以两个盘内的砝码的质量应相等。(3)小华实验用的小车，小车与桌面间的摩擦为滚动摩擦；小明实验用木块代替小车，木块与桌面之间的摩擦为滑动摩擦；滚动摩擦小于滑动摩擦，可以减少摩擦力对实验的影响。
8．质量为50kg的箱子放在水平地面上，地面对箱子的支持力大小为__500__N。小宇用40N的力水平推这个箱子，刚好能使其匀速运动，若改用60N的力水平推这个箱子时，地面对箱子的摩擦力大小为__40__N。(g取10N/kg)
　图1－5－5
9．如图所示的正方体木块，重10N，受水平压力F＝20N的作用，静止在竖直墙面上，则木块受到的静摩擦力为 10N，方向为__竖直向上__。当压力增大时，木块受到的是__平衡__(选填“平衡”或“非平衡”)力作用，木块受到的静摩擦力将__不变__(选填“变大”“变小”或“不变”)，墙面对木块的支持力__变大__(选填“变大”“变小”或“不变”)。
　图1－5－6
10．如图所示，三个钩码受到的重力均为1N，用三根绳子连接悬挂着，那么a绳受到的拉力为__3__N，b绳受到的拉力为__2__N，c绳受到的拉力为__1__N。
11．如图甲是消防队员小王进行爬杆训练的示意图，在某次爬杆训练中，小王沿杆竖直向上运动的v－t图像如图乙所示，下列判断正确的是(　B　)
图1－5－7
A．0～6s内，小王沿杆匀速向上运动
B．6～15s内，小王沿杆上爬的距离是5.4m
C．0～18s内，小王受到的摩擦力方向向下
D．15～18s内，小王受到的摩擦力大小等于重力大小
【解析】 由图像知0～6s内，小王沿杆加速向上运动；6～15s内，小王沿杆向上做匀速直线运动，速度为0.6m/s，故上爬的距离是s＝vt＝0.6m/s×9s＝5.4m；0～18s内，小王沿杆竖直向上运动，在竖直方向上受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力；15～18s内，小王做减速运动，受力不平衡，受到的摩擦力不等于重力。
12．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(　C　)
　图1－5－8
A．细线对小球的拉力与小球的重力是一对平衡力
B．小球对细线的拉力与小球的重力是一对相互作用力
C．当小球摆至C点时，如果小球所受的力同时消失，小球将静止在C点
D．当小球摆至B点时，如果细线突然断裂，小球将竖直下落
【解析】 小球在摆动过程中，小球的运动状态不断发生变化，所以小球一直受到非平衡力作用。故细线对小球的拉力与小球的重力不是一对平衡力；小球对细线的拉力与细线对小球的拉力是相互作用力；当小球摆至C点时，小球的速度为零，处于静止状态，此时如果小球所受的力同时消失，小球将保持静止；当小球摆至B点时，如果细线突然断裂，小球由于惯性继续向右运动，小球还受到重力作用会向下运动，所以小球将会向右下方运动。
13．如图所示，物块A静止在固定的斜面上。此时物块的重力产生两方面的作用效果：使物块压紧斜面以及使物块有沿斜面向下滑动的趋势，因而可将物块的重力沿斜面方向和垂直斜面的方向进行分解。实际解决问题时，就可以用这两个方向上的分力来等效替代物块的重力。下列说法正确的是(　D　)
　图1－5－9
A．物块受到斜面的支持力和物块的重力是一对相互作用力
B．物块受到斜面的支持力和物块的重力沿斜面方向的分力是一对相互作用力
C．物块受到斜面的摩擦力和物块的重力是一对平衡力
D．物块受到斜面的摩擦力和物块的重力沿斜面方向的分力是一对平衡力
【解析】 物块受到斜面的支持力和物块的重力不在同一条直线上，不是一对相互作用力；物块受到斜面的支持力和物块的重力沿斜面方向的分力方向不相反，不是相互作用力；物块受到斜面的摩擦力和物块的重力不在同一条直线上，不是一对平衡力；物块受到斜面的摩擦力和物块的重力沿斜面方向的分力大小相等、方向相反、作用在同一物体的同一直线上，是一对平衡力。
14．利用如图所示器材探究“二力平衡的条件”。
图1－5－10
(1)将卡片上的两根线跨放在支架的滑轮上，并在两个线端分别挂上钩码，使作用在卡片上的两个拉力方向相反，且在一条直线上。当卡片平衡时，从钩码数量看，卡片两边所受的拉力__相等__。
(2)为观察不在同一直线上的两个力是否能平衡，可用手将卡片__转动__，释放时观察其是否保持平衡。
(3)在卡片平衡时，用剪刀将卡片从中间剪开，并观察随之发生的现象。由此可以得到二力平衡的又一个条件是__作用在同一物体上__。
(4)该实验在选择卡片时，选用较轻卡片的目的是__减小卡片自重的影响__。
15．如图所示，一个重为G的物体放在水平地面上，在水平向右的拉力F作用下，沿水平面向右做匀速直线运动，已知G＝40N，F＝10N。
图1－5－11
(1)求运动过程中物体受到的滑动摩擦力f的大小。
(2)我们知道，滑动摩擦力f的大小是由物体接触面间的压力FN和接触面的粗糙程度决定的。物理学中用动摩擦因数μ表示接触面的粗糙程度，则有关系式f＝μFN成立。求图中物体与地面间的动摩擦因数μ。
【答案】 (1)物体做匀速直线运动，水平方向受力平衡，所以f＝F＝10N。(2)在水平面上，压力等于重力，FN＝G＝40N，∵f＝μFN，∴μ＝＝＝0.25。
__周练小测(二)__[学生用书A12]
1．如图为蜗牛在竖直墙面上缓慢爬行的图片，蜗牛爬行的时候会分泌出一种黏液，蜗牛正是靠这种黏液在墙上爬行的，蜗牛能牢牢静止在竖直的墙面上而不会掉落，这是因为蜗牛(　B　)
图1
A．受到的摩擦力大于它本身的重力
B．受到的摩擦力等于它本身的重力
C．分泌的黏液把蜗牛粘在墙壁上
D．缓慢向上爬行时，受到的摩擦力向下
2．如图所示，叠放在一起的物体A和B，在F＝15N的水平拉力作用下沿水平方向做匀速直线运动，则下列结论中正确的是(　C　)
图2
A．A受到的重力与地面对A的支持力是一对平衡力
B．B受到的重力与A对B的支持力是一对相互作用力
C．B物体受到的摩擦力为0
D．若增大拉力F，则A与地面的摩擦力也随着增大
3．有甲、乙两个物体，在力的作用下做水平直线运动，其速度时间图像如图所示。由图可知，两物体运动过程中水平方向上的受力情况是(　C　)
图3
A．两物体都受平衡力作用
B．两物体都受非平衡力作用
C．甲受平衡力作用，乙受非平衡力作用
D．甲受非平衡力作用，乙受平衡力作用
4．如图是掷铅球的场景，下列说法中不正确的是(　B　)
图4
A．铅球在空中下落过程中高度不断减小
B．铅球离开手后能继续向前运动是因为受到惯性的作用
C．铅球在空中运动时，运动状态在不断改变
D．铅球落到地面上越滚越慢，是因为受到了摩擦力的作用
5．下列四幅图对应的说法正确的是(　A　)
图5
A．图甲中，某同学沿杆匀速向上爬升，该同学受到的摩擦力方向向上
B．图乙中，筷子提米在空中静止时，在米中的筷子受到摩擦力的方向向上
C．图丙中，力F拉动木板B使其速度逐渐变大，则弹簧测力计示数也逐渐变大
D．图丁中，重200N的小车至少要200N的水平方向的力才能推动它
【解析】 某同学沿杆匀速向上爬升，该同学受重力和杆的摩擦力作用，这两个力是一对平衡力，重力方向竖直向下，所以摩擦力方向竖直向上；筷子提米在空中静止，米受到的重力和摩擦力平衡，重力方向竖直向下，摩擦力方向竖直向上，同时米给筷子一个反作用力，则筷子所受摩擦力竖直向下；力F拉动木板B使其速度逐渐变大，但A始终处于静止状态，拉力与摩擦力为一对平衡力，摩擦力不变，所以测力计示数也不变；重力方向竖直向下，要推动小车，推力需与摩擦力大小相等。
6．如图所示为小明在科学实践课上制作的“折纸青蛙”，用手按住青蛙的后部，此时青蛙相对于桌面静止，松手后，青蛙就可以向前跳动，则下列说法正确的是(　C　)
图6
A．青蛙向前跳动时，青蛙不受力
B．青蛙能向前跳动是因为桌面对青蛙的作用力大于青蛙对桌面的作用力
C．青蛙离开桌面向前跳动的过程中只受重力和空气阻力
D．用手按住青蛙的后部时，青蛙受到的重力与桌面对青蛙的支持力是一对平衡力
7．如图所示，将两个形状不规则的磁石块(均有磁性)叠放在水平桌面上(桌面为木质材料)，处于静止状态。下列说法正确的是(　C　)
　图7
A．磁石块a受到水平桌面向左的摩擦力
B．磁石块b一定只受两个力的作用
C．桌面对磁石块a的作用力一定竖直向上
D．磁石块a对b的支持力与b受到的重力是一对相互作用力
8．如图所示，小球静止在弹簧上，在不计空气阻力的情况下，若小球受到的重力突然消失，下列关于小球的运动状态的描述正确的是(　C　)
　图8
A．仍保持静止状态
B．做匀速直线运动
C．先做加速直线运动，后做匀速直线运动
D．先做加速直线运动，后做减速直线运动
9．如图所示，弹簧测力计下挂着铁块P，其正下方的水平地面上放着一块条形磁铁Q，P和Q均处于静止状态。已知P和Q的重力分别为G和3G，若弹簧测力计的示数为2G，则下列说法正确的是(　C　)
图9
A．P对弹簧测力计的拉力大小为G
B．P对Q的吸引力和Q对P的吸引力是一对平衡力，大小均为G
C．P对Q的吸引力和地面对Q的支持力大小分别为G和2G
D．弹簧测力计对P的拉力和Q对P的吸引力是一对平衡力，大小均为2G
【解析】 P对弹簧测力计的拉力等于弹簧测力计的示数即为2G；P对Q的吸引力和Q对P的吸引力作用在不同的物体上，不是一对平衡力；对P受力分析可知，受到竖直向上弹簧测力计的拉力F弹、Q对P的吸引力FQP、竖直向下的重力G，根据力的平衡条件可得：FQP＝F弹－GP＝2G－G＝G，对Q受力分析可知，受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力、P对Q的吸引力，根据力的平衡条件可得：F支持＝GQ－FPQ＝3G－G＝2G；弹簧测力计对P的拉力和Q对P的吸引力，两个力的大小不相等，所以不是一对平衡力。
10．如图所示，教室里的天花板下面装有多挡位吊扇，当吊扇正常工作时，关于吊扇对天花板的拉力与其重力大小的判断正确的是(　D　)
图10
A．高挡位工作时，拉力等于重力
B．低挡位工作时，拉力大于重力
C．任意挡位工作时，拉力等于重力
D．任意挡位工作时，拉力小于重力
【解析】 电风扇静止时受到的重力和固定杆对它的拉力是一对平衡力，即拉力T1＝G；电风扇转动时，风扇叶对空气施加了一个向下的力，由于物体间力的作用是相互的，空气对风扇叶施加了一个向上的反作用力；此时风扇叶受到了三个力的作用，重力G、固定杆对它的拉力T2、空气对扇叶施加的力T′，风扇在这三个力的作用下在竖直方向上静止，所以G＝T2＋T′，所以T211．一人站在电梯上随电梯一起匀速上升，如图所示，则下列关于人的受力分析的叙述中正确的是(　C　)
图11
A．人受到重力、竖直向上的支持力以及水平向右的摩擦力
B．人受到重力、竖直向上的支持力以及水平向左的摩擦力
C．人受到重力、竖直向上的支持力
D．人受到重力、竖直向上的支持力以及电梯对人斜向上与速度方向一致的推力
【解析】 人做匀速直线运动，说明人受力平衡，水平方向上人和电梯都以相同的速度匀速运动，人和电梯没有相对运动或相对运动的趋势，因此不受摩擦力的作用；在竖直方向上，人受到重力和电梯对人的支持力的作用，它们是一对平衡力。
12．用封闭曲线(内部区域)表示集合及其关系的图形，我们称它为韦恩图，如图为一对平衡力与一对相互作用力的韦恩图。它们的相同点已标明在两圆相重叠的区域。请你写出它们独有的特征(不同点)，平衡力__作用在同一物体上__，相互作用力__作用在不同物体上__。
图12
【解析】 平衡力和相互作用力的相同点：大小相等、方向相反、作用在同一条直线上；不同点：平衡力作用在同一个物体上，相互作用力作用在不同的物体上。
13．如图有一条平直的轨道ABC，其中AB段表面粗糙，BC段表面光滑，一辆电动小车在A位置由静止向右运动。小车静止时受到的支持力和__重力__是一对平衡力。小车经过B点后将做__匀速(或匀速直线)__运动(不计空气阻力)。
图13
【解析】 电动小车在AB段时，由于地面有摩擦力，故电动机通过车轮给地面一个向后的力，然后地面再给小车一个向前的力，使小车前进，当小车运动到BC之间时，由于它是光滑的表面，故地面就不能够给小车动力了，小车将依靠惯性做匀速直线运动。
14．如图所示的水平桌面足够长，不计托盘质量和滑轮与绳的摩擦。物体A重10N，当物体B重为3N时，物体A恰好能向右做匀速直线运动；保持物体A和B重不变，若要使物体A能向左做匀速直线运动，至少要给A施加水平向左、大小为__6__N的力。
图14
【解析】 物体A向右做匀速直线运动，水平方向上受到B物体水平向右3N的拉力和桌面对其水平向左的滑动摩擦力，这两个力是平衡力，大小相等，所以A和桌面之间的滑动摩擦力是3N；物体A向右和向左匀速直线运动时，物体A和桌面之间的滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关，压力和接触面粗糙程度不变，滑动摩擦力大小不变；物体A向左做匀速直线运动，水平方向上受到B物体水平向右的拉力和桌面对A物体水平向右的滑动摩擦力和水平向左的拉力达到平衡状态，所以水平向左的拉力F＝GB＋f＝3N＋3N＝6N。
15．体育课上体重50kg的小明练习爬杆和爬绳。
图15
(1)小明沿杆匀速向上爬的过程中，他受到的摩擦力的方向__竖直向上__，摩擦力的大小是__500N__。(g取10N/kg)
(2)小明在沿比杆粗糙的绳匀速下滑，其沿绳受到的摩擦力为f绳，沿杆匀速下滑受到的摩擦力为f杆，则f绳__＝__f杆(选填“＞”“＝”或“＜”)。
【解析】 (1)小明沿杆匀速向上爬，所以他受到的重力和杆的摩擦力是一对平衡力，平衡力大小相等，方向相反，因为重力方向竖直向下，所以所受摩擦力的方向竖直向上，大小为f＝G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N。(2)小明在沿比杆粗糙的绳匀速下滑时，重力和摩擦力仍然是平衡力，大小相等，所以沿杆和绳子下滑的摩擦力相等，都等于小明的重力。
16．小明同学在学习了关于物体的平衡条件后，得知二力平衡条件是__作用在一个物体上的两个力它们的大小相等、方向相反，并且在同一直线上__。
好问的他提出了下列疑问：只受一个力作用的物体能保持平衡状态吗？只受两个力作用的物体一定保持平衡状态吗？物体处于平衡状态时一定只受两个力作用吗？为此他做了如图所示实验，研究物体处于平衡状态时的受力情况。
图16
①他将一小球用一根细线悬挂起来，如图甲所示，剪断细线后小球落下，如图乙所示。
②他又将一小球用两根细线悬挂起来，如图丙所示，剪断其中一根细线，小球发生摆动，如图丁所示。
通过实验他的疑问得到解决。根据实验现象及相关条件，归纳小明同学得出的初步结论：
(1)由图甲和乙可知：__只受一个力作用的物体不能保持平衡状态__。
(2)由图甲和丙可知：__物体处于平衡状态时不一定只受两个力作用__。
(3)由图甲和丁可知：__只受两个力作用的物体不一定能够保持平衡状态__。