9.1二力平衡
同步练习
一.选择题
1.如图所示是小明玩手指顶笔游戏时的情景,下列各对力中可能是一对平衡力的是( )
A.笔受到的重力和笔对地球的吸引力
B.笔受到的重力和手指对笔的支持力
C.笔受到的重力和笔对手指的压力
D.笔对手指的压力和手指对笔的支持力
2.起重机的钢丝绳上吊着一个重物,比较下面三种情况钢丝绳对重物拉力的大小,正确的是( )
A.重物静止时,绳的拉力最大
B.重物匀速上升时,绳的拉力最大
C.重物匀速下降时,绳子的拉力最大
D.上述三种情况,绳的拉力一样大
3.下列情景中,处于平衡状态的是( )
A.加速行驶的汽车
B.小朋友正在荡秋千
C.教室内悬挂的静止日光灯
D.绕地球匀速运行的卫星
4.关于相互作用力,下列说法中错误的是( )
A.我们可把物体间相互作用的两个物体中任何一个叫做受力物体
B.一对相互作用力中,一个是摩擦力,则另一个作用力也一定是摩擦力
C.相互作用力一定是同时产生、同时消失的
D.相互作用力大小相等,方向相反,作用在一条直线上,因此它们可能成为一对平衡力
5.举重运动员举起杠铃不动时,下列各力是一对平衡力的是( )
A.人对杠铃的支持力和杠铃对人的压力
B.地面对人的支持力和杠铃对人的压力
C.杠铃受到的重力和人对杠铃的支持力
D.人受到的重力和人对地面的压力
6.如图所示是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景,下列操作能够证明平衡力在同一条直线上的是( )
A.将纸片从中间剪开
B.在左侧和右侧分别增加一个钩码
C.转动纸片
D.水平拉动细线
7.一个自重为200kg的热气球,在空中受到1900N的升力时候正在匀速下降,为了改变这种下降的情况,应该抛出( )N的重物才能让热气球匀速上升。(g取10N/kg,假设抛出重物前后热气球受到的升力和阻力的大小均不变)
A.400
B.300
C.200
D.100
8.用一弹簧秤水平拉着木块在水平桌面上做匀速直线运动,木块重20N,运动速度是2m/s,弹簧秤的读数是F1,若用弹簧秤拉着这木块,跟原来的方向相反,以1m/s的速度做匀速直线运动,这时弹簧秤的读数是F2,则F1和F2的关系是( )
A.F1>F2
B.F1=F2
C.F1<F2
D.F1=F2=20N
9.如图所示,长方体木块M放在水平桌面上,木块m放在木块M上面,在水平拉力F作用下二者一起向右做匀速直线运动,不计空气阻力,下列判断分析中正确的是( )
A.木块m受到方向水平向左的摩擦力
B.木块m受到方向水平向右的摩擦力
C.水平拉力F和木块M受到地面的摩擦力大小相等
D.木块M受到的重力和地面对木块M的支持力是一对平衡力
10.如图所示,木块置于小车上,在水平拉力F作用下,小车和木块一起以速度v沿水平地面向右做匀速直线运动(不计空气阻力)。以下三组力属于平衡力的是( )
①地面对小车的支持力与木块对小车的压力
②小车对木块的摩擦力与木块受到的水平拉力
③地面对小车的摩擦力与木块对小车的摩擦力
A.②③
B.仅①
C.仅②
D.①②③
二.填空题
11.足球在水平草地上滚动,草地对球的支持力与
力属于一对平衡力,与
力属于一对相互作用力。
12.将吸盘紧压在窗户玻璃上松手后不会掉下,挤出空气是为了减小吸盘内的
,使得吸盘内外存在
,挂上重物后,若吸盘随重物匀速竖直下滑,则重物对吸盘的拉力和吸盘受到的摩擦力
(选填“是”或“不是”)一对平衡力(吸盘自重不计)。
13.消防员在演练紧急集合时,往往会抓住一根竖直的杆从楼上滑下。如果某消防员自身及装备质量共90kg,当他抓着竖直的杆匀速下滑时,杆对人的摩擦力是
N;接近地面时,他增大握力,则杆对手的摩擦力将
(选填“增大”、“减小”或“不变”)。(g=10N/kg)
14.如图所示装置,将物体M放在水平桌面上,两边用细线通过固定的滑轮与吊盘相连。在左盘中放重5N的砝码,右盘中放重2N的砝码时,物体M能以0.1m/s的速度向左做匀速直线运动,若要让物体M能在水平桌面上以0.2m/s的速度向右做匀速直线运动,应在右盘中增加砝码的重量为
N。(吊盘重、细线重和滑轮转轴间的摩擦均不计)。
15.如图甲所示,木块放在水平面上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做匀速直线运动,两次拉动木块得到的s﹣t图像分别是图乙中的图线①、②两次对应的摩擦力f1
f2。两次对应的弹簧测力计示数分别为F1
F2,两次拉力的功率分别是P1
P2。(选填“<”、“=”或“>”)
三.计算题
16.在10秒内物体在20牛的作用下沿拉力方向匀速前进了5米。求此过程中:
(1)拉力做的功;
(2)拉力的功率。
17.如图所示,某工地上一台塔吊将质量为2×103千克的建筑材料在30秒内匀速提高30米后,又在5秒内水平移动4米。求:
(1)在整个过程中,塔吊对建筑材料所做的功。
(2)塔吊竖直提起建筑材料做功的功率。
18.在全国“战疫”期间,各地向武汉运送了许多抗疫物资,一辆质量为6t的物资运送货车从广西出发历经10h到达武汉市,全程约1080km。货车行驶的全程可以看做水平匀速直线运动,货车在行驶过程中受到的阻力为车总重的0.05倍,求:
(1)货车全程的平均速度;
(2)货车全程牵引力做的功;
(3)货车的牵引力的功率大小。
参考答案
一.选择题
1.解:
A、笔受到的重力和笔对地球的吸引力,作用在不同的物体上,则二力不是一对平衡力,故A不合题意;
B、笔受到重力和手指的支持力作用,当铅笔静止时,两个力的大小相等、方向相反、作用在同一条直线上、作用在同一个物体上,是一对平衡力;当铅笔不平衡时,则受力不平衡,所以二力可能是一对平衡力,故B符合题意;
C、笔受到的重力和笔对手指的压力,作用在不同的物体上,则二力不是一对平衡力,故C不合题意;
D、笔对手指的压力和手指对笔的支持力,作用在不同的物体上,则二力不是一对平衡力,故D不符合题意。
故选:B。
2.解:
A、重物静止时,这时钢丝对重物的拉力与重物的重力仍是平衡力,大小相等,此时拉力F1=G;
B、起重机将重物竖直向上匀速提起,这时钢丝对重物的拉力与重物的重力是平衡力,大小相等,此时拉力F2=G;
C、起重使重物匀速下降,这时钢丝对重物的拉力与重物的重力仍是平衡力,大小相等,此时拉力F3=G;
故ABC错误,D正确。
故选:D。
3.解:物体受到平衡力作用时能保持平衡状态,即静止状态或匀速直线运动状态。
A.加速行驶的汽车,速度的大小发生变化,处于非平衡状态,故A不符合题意;
B.小朋友正在荡秋千,速度的大小和运动方向时刻变化,处于非平衡状态,故B不符合题意;
C.教室内悬挂的静止日光灯,处于平衡状态,故C符合题意;
D.绕地球匀速运行的卫星,运动方向不断变化,处于非平衡状态,故D不符合题意。
故选:C。
4.解:A、力是物体之间的相互作用,所以受力物体同时也是施力物体,施力物体同时也是受力物体,故A正确。
B、作用力与反作用力的性质相同,摩擦力的反作用力也是摩擦力,故B正确;
C、相互作用力一定是同时产生、同时消失的,故C正确;
D、相互作用力大小相等,方向相反,作用在一条直线上,但是作用在两个物体上的力,因此不是一对平衡力。故D错误。
故选:D。
5.解:A、人对杠铃的支持力和杠铃对人的压力,二力作用在不同的物体上,不是一对平衡力,故A错误;
B、地面对人的支持力和杠铃对人的压力,二力大小不相等,不是一对平衡力,故B错误;
C、杠铃所受的重力和人对杠铃的支持力,二力大小相等、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C正确;
D、人所受的重力和人对地面的压力、二力作用在不同的物体上,不是一对平衡力,故D错误。
故选:C。
6.解:
要探究相互平衡的两个力必须共线,在已经探究了共线的前提下,只要转动纸片,使这两个力不再共线即可,具体做法是转动纸片,故C符合题意。
故选:C。
7.解:热气球受到的重力为:
G=mg=200kg×10N/kg=2000N;
匀速运动的物体所受合力为0,匀速竖直下降,浮力向上,重力向下,阻力向上,则G总=F浮+F阻;
F阻=G﹣F浮=2000N﹣1900N=100N;
载重气球匀速竖直上升,浮力向上,重力向下,阻力向下,且该过程中浮力不变,则F浮=G+F阻,
G′=F浮﹣F阻=1900N﹣100N=1800N,
故需要扔掉的重力是:2000N﹣1800N=200N;
故选:C。
8.解:
ABC、木块第一次和第二次都做匀速运动,故都处于平衡状态,由平衡条件可知,两种情况下物体受力都平衡,即拉力等于摩擦力;
摩擦力的大小取决于压力大小和接触面的粗糙程度,木块对桌面的压力、木块与水平桌面接触面的粗糙程度不变,所以摩擦力不变,也就是拉力不变,即F1=F2;故AC错误,B正确;
D、木块重力是20N,方向竖直向下,拉力沿水平方向,不等于重力,故D错误。
故选:B。
9.解:
AB、木块m放在木块M上面,在水平拉力F的作用下一起向右做匀速直线运动,m相对于M
没有相对运动的趋势,故木块m没有受到方向水平方向的摩擦力;故AB错误;
C、把m和M木块作为一个整体,因在水平方向上做匀速直线运动,故M受到的拉力与地面施加的摩擦力为一对平衡力,故水平拉力F和木块M受到地面的摩擦力大小相等;故C正确;
D、地面对木块M的支持力等于m和M木块的重力之和,大于M受到的重力,木块M受到的重力和地面对木块M的支持力大小不相等,二力不一对平衡力,故D错误。
故选:C。
10.解:①地面对小车的支持力与木块对小车的压力,二者大小不相等,所以不是一对平衡力;
②木块受到向右的拉力,同时由于木块处于平衡状态,所以还一定受到小车对木块向左的摩擦力,二者大小相等、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;
③地面对小车的摩擦力与木块对小车的摩擦力大小相等、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。
综上所述,②③是一对平衡力。
故选:A。
二.填空题
11.解:草地对球的支持力与球的重力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上,所以是一对平衡力。
球对草地的压力和草地对球的支持力,这两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在两个物体上,所以是一对相互作用力。
故答案为:重;压。
12.解:(1)将吸盘紧压在窗户玻璃上,挤出吸盘和玻璃之间的空气,这是为了减小吸盘内的气压,使得吸盘内外存在气压差,吸盘在大气压的作用下紧压在玻璃上。
(2)吸盘随重物匀速下滑,处于平衡状态,吸盘自重不计,在竖直方向上吸盘只受到重物对吸盘竖直向下的拉力和竖直向上的摩擦力,所以这两个力是一对平衡力。
故答案为:气压;气压差;
是。
13.解:(1)消防员自身及装备的重力:G=mg=90kg×10N/kg=900N;
当他抓着竖直的杆匀速下滑时,处于平衡状态,受到的重力和杆对人的摩擦力是一对平衡力,二力大小相等,所以他受到的摩擦力f=G=900N;
(2)接近地面时,他增大握力,对杆的压力变大,则杆对手的滑动摩擦力也增大,使消防员做减速运动。
故答案为:900;增大。
14.解:
物体M两侧受到的拉力与对应盘中砝码的重力相等,
在左盘中放重5N的砝码,右盘中放重2N的砝码时,物体M能以0.1m/s的速度向左做匀速直线运动,
此时物体M受向右的摩擦力,则由力的平衡条件可得:f+2N=5N,即f=3N;
当物体向右运动时,摩擦力方向向左,由于压力大小和接触面的粗糙程度不变,故物体受到的摩擦力仍为3N不变,
设在右盘中增加砝码的重量为G右,
要让物体匀速向右运动,根据力的平衡条件可得:5N+3N=2N+G右,
则G右=6N。
故答案为:6。
15.解:
(1)由题图可知,木块两次都做匀速直线运动,根据二力平衡条件可知拉力等于滑动摩擦力;
两次拉动同一木块在同一水平面上运动,木块对水平面的压力相同,接触面的粗糙程度一定,故两次木块受到的滑动摩擦力相等,即f1=f2,
则两次的拉力也相等,即两次对应的弹簧测力计示数,F1=F2。
(2)由s﹣t图像可知,第①次木块运动的速度较大,且两次拉力的大小相等,根据公式P=Fv可知,第①次拉力的功率较大,即P1>P2。
答案为:=;=;>。
三.计算题
16.解:(1)拉力做的功为:W=Fs=20N×5m=100J;
(2)拉力的功率为:P===10W。
答:(1)拉力做的功为100J;
(2)拉力的功率为10W。
17.解:(1)在整个过程中,水平方向上拉力与移动的距离垂直,不做功;
竖直方向上,塔吊对建筑材料所做的功为W=Fs=Gh=mgh=2×103kg×9.8N/kg×30m=5.88×105J;
(2)塔吊竖直提起建筑材料做功的功率为:
。
答:(1)在整个过程中,塔吊对建筑材料所做的功为5.88×105J;
(2)塔吊竖直提起建筑材料做功的功率为1.56×104W。
18.解:(1)货车全程的平均速度为:
v===108km/h=30m/s;
(2)车总重G=mg=6×103kg×10N/kg=6×104N,
阻力f=0.05G=0.05×6×104N=3000N;
由于货车水平匀速直线运动,水平方向上的牵引力与阻力是一对平衡力,所以,F=f=3000N;
货车全程牵引力做的功为:
W=Fs=3000N×1.08×106m=3.24×109J。
(3)则牵引力的功率为:P===Fv=3000N×30m/s=9×104W;
答:(1)货车全程的平均速度为30m/s;
(2)货车全程牵引力做的功为3.24×109J;
(3)货车的牵引力的功率大小为9×104W。