二力平衡 专项练习30题(有答案)
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二力平衡专项练习30题(有答案)
1.二力平衡条件指的是当两个力作用在同一物体上,且这两个力大小相等、方向相反时,物体将保持静止。
2.“床前明月光,地上鞋一双”这句诗中所描述的鞋子静止在地上,因为它受到的重力和地面对鞋子的支持力构成了一对平衡力。
3.如图所示,在两个大小相等的力F1和F2的作用下,质量为m的木块可以在两长板之间以v的速度匀速向下滑落。
如果保持两力F1和F2的大小和方向不变,能使木块m以3v 的速度匀速向上滑动,那么向上推动木块的力应该是2F1.
4.在水平路面上做匀速直线运动的汽车受到的力一定是摩擦力。
如果汽车所受的力全部消失,汽车将继续保持匀速直线运动。
5.“漂移”是一种高难度的汽车表演项目。
有一种“漂移”方法如下:当汽车在水平地面上疾驶时,车对地面的压力和地面对车的支持力构成了一对平衡力。
此时突然刹车,但汽车仍要向前运动,这是由于汽车具有惯性。
该过程中车胎温度升高,这主要是通过摩擦的方式改变了车胎的内能。
6.如图所示,放在甲、乙两个水平桌面上的完全相同的物体P和Q,分别在FP=5N和FQ=3N的水平向右拉力作用下做匀速直线运动。
可以确定:物体P和Q都是受到平衡力的作用,P受到的摩擦力大小为2N,方向与运动方向相反;甲桌面更光滑。
7.如图所示,用力F将物体A压在粗糙的竖直墙面上,使物体A保持静止,则此时物体A受到三个力的作用,其中有一对平衡力。
8.一本物理书静止在水平桌面上,属于平衡力的是书受到的重力和桌面对书的支持力,书对桌面的压力和桌面对书的支持力不属于平衡力。
9.用10N的力拉着一重为25N的木块在水平面上做匀速直线运动,这时木块受到的重力和拉力构成了一对平衡力。
当用20N的力拉着它在这个水平面上运动时,木块受到的摩擦力是5N。
10.杯子静止在书桌上,与支持力平衡的力是重力,与支持力相互作用的力是杯子对桌面的压力。
11.静止在水平桌面上的一本书,属于物体间相互作用的两个力是书受到的重力和桌面对书的支持力,属于一对平衡力的是书对桌面的压力和桌面对书的支持力。
12.书放在桌子上,书对桌子的压力和桌子对书的支持力是一对力,书的重力与桌子对书的支持力是一对力。
13.拉起一个100N的物体,需要的拉力大小是多少,如果以5m/s的速度向下拉着这个物体下降,所需的拉力大小是多少。
14.一个重量为104N的车厢,在水平拉力为103N的情况下做匀速直线运动,受到的阻力是多少N。
如果增加拉力,车厢的速度会发生什么变化?如果减小拉力,车厢的速度会发生什么变化?
15.当XXX着载有1000kg货物的雪撬在平直的公路上匀速向南行驶时,马对雪橇的水平拉力是500N,雪撬在水平方向上受到的阻力是多少N,方向是什么?如果卸下了500kg的货物,马拉雪橇仍然匀速行驶,马对雪橇的水平拉力会发生什么变化?(增大、减小、不变)
16.XXX用手握着一个重为10N的水杯静止在空中,杯口竖直向上,手的握力为20N,如果使手的握力增加到30N,水杯受到的摩擦力是多少N。
17.在小车受到两个水平方向的力的作用时,我们通过观
察小车是否处于静止来探究二力平衡需要满足哪些条件。
(1)
向两个吊盘中加砝码,当两个盘中的砝码质量相等时,小车静止。
(2) 保持两个吊盘中的砝码质量相等,将小车在桌面上旋
转一个角度松手后,小车会转动,直到两边的拉线平衡。
(3)
如果将两边的吊盘挂在小车一端的同一挂钩上,沿同一方向拉小车,可以发现小车不会静止。
这个步骤是为了表明小车受到的二力若平衡,必须满足这个条件而设计的。
(4) 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、方向相等,且作用在上,这两个力才彼此平衡。
18.XXX所示,XXX同学在探究二力平衡条件时进行了实验。
(1) XXX将线分别跨过左右支架上的滑轮,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,XXX将小卡片转过一个角度,
松手后小卡片能否平衡。
设计此实验步骤的目的是为了探究二力平衡条件。
(3) 为了验证只有作用在同一物体上的两个力才
能平衡,在图中的情况下,XXX下一步的操作是什么。
(4) 实
际上,XXX的实验并不是十分严谨的,因为小卡片本身还有
重力,但这对XXX的实验结论影响不大。
(5) XXX同学也对该实验进行了探究,但他在左右支架上装配两个滑轮时没有安装成相同高度(如图所示),你认为能否用小明的装置进行实验。
6.同组的XXX和XXX探究同一问题,XXX将木块放在水平桌面上,设计了如XXX所示的实验。
然而,同学们认为XXX的实验更优秀。
这是因为XXX的实验减少了摩擦力对实验结果的影响,而且小卡片更容易获取,容易让小卡片在水平方向上保持平衡,但小卡片容易扭转。
19.一个起重机钢绳的拉力为6×104N,能够把重物竖直向上匀速提起,上升速度为0.4m/s。
如果重物以0.2m/s的速度匀速下降,钢绳对重物的拉力大小是多少N?如果重物在下降过程中停下来保持静止不动,此时钢绳对重物的拉力大小是多少N?重物所受的合力大小是多少N?
20.如图所示,用30N的力沿水平方向把重20N的物体紧压在竖直墙壁上,物体处于静止状态。
根据这些数据,我们可以知道物体受到的力是什么,大小是多少?物体受到的力是竖
直向上的支持力,大小为20N。
因为物体处于静止状态,所以竖直向上的支持力等于物体重力的大小,即20N。
21.大多数同学是唱着这支优美的歌曲长大的,歌曲中含
有许多物理知识。
例如:(1)小船静止在水面上时,它受重
力和水产生的浮力的作用,这两个力是一对力。
(2)船浆向
后划水,船向前运动,说明物体间力的作用是相互的。
(3)
使船运动的力的施力物体是船浆。
(4)“让我们荡起双浆,小船儿推开波浪”还能说明船浆向后划水,水向后产生了反作用力,推动了小船向前运动。
22.一个质量为8×103kg的卡车,在水平公路上匀速行驶
时受到的摩擦阻力是车的重力的0.02倍。
求卡车受到的牵引
力大小是多少?(g=10N/Kg)
23.在“探究二力平衡的条件”实验中,XXX选择了下图甲
的装置:把小卡片两端细线绕过滑轮,并挂上钩码。
在实验中,XXX通过调整来改变拉力的大小。
为了探究二力平衡要满足
在同一直线上,可以把小卡片旋转,看小卡片能否继续静止。
若要研究二力方向需相反,可以把小卡片上提。
在研究物理问
题时,一些因素常常被忽略。
如图甲所示的装置,在探究二力平衡的条件过程中,忽略的因素是摩擦力。
我们可以忽略这个因素,因为细线和滑轮都是光滑的,不会对实验结果产生影响。
采用图甲比图乙的优势是可以保证拉力和重力在同一直线上。
24.XXX是XXX同学探究二力平衡条件时的实验情景。
在左盘中再添加一个砝码,小车将运动,说明彼此平衡的两个力大小相等。
将小车扭转一个角度,放手后小车将转动,说明彼此平衡的两个力必须在同一平面内。
2.由上述实验可得:当作用在同一物体上的两个力大小相等,方向相反,且作用在同一直线上时,这两个力就平衡,此时这两个力的合力为0N。
4.在探究二力平衡条件的实验中:
1) 把木块放在光滑的水平桌面上,向两盘里加砝码,当
两盘砝码质量相等时,木块静止。
2) 保持两盘砝码质量相等,把木块扭转一个角度,使拉
力F1与F2不在同一条直线上,观察到木块发生旋转,当木
块重新恢复到原来的静止状态时,拉力F1与F2作用在同一
直线上。
3) 由上述实验可得:当作用在同一物体上的两个力大小相等,方向相反,且作用在同一直线上时,这两个力就彼此平衡。
26.气球受到的重力为2020N,空气阻力为20N。
27.物体受到的水平拉力为250N,前进距离为10m。
28.
1) 汽车牵引力为1000N。
2) 如果牵引力增大,汽车的加速度将增大。
3) 如果汽车速度要减小,牵引力应减小。
29.
当物体以0.5m/s的速度匀速提升时,钢丝绳对重物的拉力为5000N。
当物体以1m/s的速度匀速下降时,钢丝绳对重物的拉力为4000N。
当物体静止在半空中时,钢丝绳对重物的拉力为5000N。
30.
1) 该雨滴匀速下落时所受空气阻力的大小为250N。
2) 这个过程重力对雨滴做的功为1×10^6J。
3) 雨滴匀速下落时的速度为50m/s。
4) 雨滴的运动速度随时间变化的图象为一个直线,斜率
为重力与空气阻力的差值除以雨滴的质量。
因此,木块受到的竖直压力和墙对物体的支持力也是一对平衡力;
在水平方向上,物体受到的水平压力和水平方向上的摩擦力也是一对平衡力;
综上所述,木块受到的4个力都是平衡力,且大小相等,方向相反,作用在同一物体上;
故答案为:平衡力。
物体在受到墙对它的支持力时,会产生与之相等大小、方向相反的压力,因此物体受到两对平衡力。
因此答案为:4;2.
对于一本书在地球上的情况,书对地球的引力和地球对书的引力符合相互作用力的条件,因此它们是一对相互作用力。
书的重力和桌面对书的支持力也是一对平衡力,因为它们都作用在书上,大小相等,方向相反,且在同一直线上。
书对桌面
的压力和书受到的重力方向相同,都竖直向下,因此它们不是一对平衡力。
书对桌面的压力和桌面对书的支持力大小相等、方向相反、作用在同一直线上,因此它们是一对作用力与反作用力。
因此答案为:B。
二力平衡条件是大小相等、方向相反、同一直线,一个受力物体。
因此答案为:B;二力平衡条件是大小相等、方向相反、同一直线,一个受力物体。
当木块沿水平桌面做匀速直线运动时,处于平衡状态,受到的力为平衡力,因此摩擦力等于拉力的大小,即10N。
竖直方向上,重力和支持力是一对平衡力。
当用20N的力拉着它在水平面上运动时,由于木块对平面上的压力不变,且接触面的粗糙程度也不变,因此摩擦力的大小不变,仍为10N。
因此答案为:支持力;10.
当杯子静止在书桌上时,桌面对杯子的支持力和杯子的重力符合平衡力的四个条件,因此它们是一对平衡力。
物体间力的作用是相互的,因此桌面对杯子施加支持力的同时,杯子对
桌面施加压力,它们是一对相互作用力。
因此答案为:杯子的重力;杯子对桌子的压力。
书对桌面的压力和桌面对书的支持力是一对作用力与反作用力,即相互作用的力。
书的重力和桌面对书的支持力是一对平衡力,因为它们都作用在书上,大小相等,方向相反,且在同一直线上。
书受到的重力和书对桌面的压力方向相同,都竖直向下,因此既不是一对平衡力,也不是相互作用的力。
课桌受到的重力和桌面对书的支持力大小不相等,且不在同一物体上,因此既不是一对平衡力,也不是相互作用的力。
因此答案为:①书对桌面的压力和桌面对书的支持力;②书的重力和桌面对书的支持力。
12.解:当书放在水平桌面上时,书盒对桌面施加压力,同时桌面对书也有支持力,这是一对相互作用力,大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
因此,它们是相互作用力。
同时,书所受的重力和桌面对书的支持力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用于同一物体上,因此它们是一对平衡力。
13.解:物体的重为100N。
如果我们用手以5m/s的速度
匀速向上拉起100N的物体,手对物体的拉力和物体受到的重
力是一对平衡力,大小相等,因此绳子对物体的拉力是100N。
同样地,如果我们以5m/s的速度匀速向下拉着这个物体下降,手对物体的拉力和物体受到的重力是一对平衡力,大小相等,因此绳子对物体的拉力是100N。
14.解:由题意可知,车厢在水平方向上受到的平衡力是
拉力和阻力。
已知水平拉力为103N,根据二力平衡的条件可
以判断,车厢受到的阻力为103N。
当拉力增大或减小时,车
厢由于受到非平衡力的作用,从而改变原来的运动状态,做变速运动。
因此,若将拉力增大,则车厢速度将变大;若拉力减小,则车厢速度将变小。
15.解:因为雪橇在平直的公路上匀速向南行驶,在水平
方向受到拉力和阻力的作用,并且是一对平衡力,因此雪橇在水平方向上受到的阻力与拉力的大小相等,方向相反,即阻力大小为500N、方向向北。
因为接触面的粗糙程度不变,而载
货量减少,因此雪橇对地面的压力减小,故雪橇受到的摩擦力减小。
由于雪橇仍然匀速行驶,因此马对雪橇的水平拉力减小。
16.解:由于杯子在握力作用下处于静止状态,所以在竖
直方向上杯子受平衡力,向上的力是静摩擦力,向下的力是重力,故二力大小相等。
因为重力等于10N,所以摩擦力也等于10N。
当握力增大时,由于杯子仍然静止,杯子重力仍然不变,所以摩擦力和重力仍然平衡,大小相等,摩擦力仍为10N。
17.解:当向两吊盘中加砝码并使两盘中的质量相等时,
小车在水平方向受到的拉力大小相等,小车停止。
保持两吊盘中的砝码质量相等,将小车在桌面上旋转一个角度松手后,小车会转动,直到两边的拉线在同一条直线上。
3)当将两边吊盘挂在小车同一侧的同一挂钩上时,小车
会受到一个方向上的拉力,无法保持静止。
但当两个力大小相等且方向相反时,小车才能保持静止,说明二力平衡必须满足方向相反的条件。
4)通过上述实验可以得知,只有当作用在同一物体上的
两个力大小相等、方向相反且在同一直线上时,这两个力才能平衡。
18.解:(1)在小卡片两端通过滑轮各挂一个钩码,由于重力通过绳子对小卡片施加了两个向相反方向的拉力,拉力的大小等于钩码的重力。
钩码数量越多,拉力越大。
2)小卡片转动一定角度后,松手后不能保持平衡。
这个实验步骤的目的是探究平衡条件与两个力方向之间的关系。
3)将小卡片剪成两半,观察两个小卡片是否处于静止状态。
4)实验旨在探究水平方向上的二力平衡条件,小卡片的重力远小于钩码的拉力,因此可以忽略小卡片的重力影响。
5)虽然左右两侧的定滑轮位置不同,但当两个力的大小相等、方向相反且在同一直线上,作用在同一个物体上时,小卡片仍然保持静止状态,实验可以完成。
6)与乙图相比,甲图可以减小摩擦力对实验的影响。
因此,答案为A。
答案为:
1)钩码数量;相反。
2)不能;平衡条件与两个力方向之间的关系。
3)将小卡片剪成两半。
4)可以忽略小卡片的重力影响。
5)可以。
6)A。
19.解:物体处于静止状态或匀速直线运动状态时,在竖直方向上,拉力与重力是一对平衡力,大小相等。
因此,当重物以0.2米/秒的速度匀速下降时,钢丝绳对重物的拉力大小与其重力相等,即6×104牛。
当重物静止不动时,钢绳对重物的拉力也与其重力相等,即6×104牛。
由于重物所受的拉力与重物的重量相等,根据同一直线上方向相反的两个力的合力的求解方法,此时重物所受的合力为2×6×104牛。
答案为:①重物以0.2m/s的速度匀速下降时,钢绳对重物的拉力大小为6×104牛。
②重物静止不动时,钢绳对重物的拉力大小为6×104牛。
③重物所受的合力大小为2×6×104牛。
20.答:由于物体处于静止状态,所以受到平衡力。
注:文章中的“同一物体”应为“同一直线”)
物体在竖直方向上受到重力和摩擦力的作用,这两个力是一对平衡力,大小相等,因此摩擦力为20N。
在水平方向上,物体受到向右的支持力和向左的压力,这两个力也是一对平衡力,大小相等,因此支持力为30N。
对于小船在水面上的静止状态,它受到重力和浮力的作用,这两个力的平衡保持了小船的静止。
当船浆向后划水时,船向前运动,说明物体间力的作用是相互的。
根据力的相互性,使船运动的力的施力物体是水。
同时,“推开波浪”说明力可以改变物体的形状,同时也可以改变物体的运动状态。
卡车行驶时,发动机对卡车的牵引力为1600N,由公式
G=mg和f=0.02G得出。
在实验中,为了探究两个平衡力是否在同一条直线上,可以让小卡片受到的两个拉力不在同一条直线上,但大小相等,
方向相反。
为了探究两个平衡力是否方向相反,可以向上提小卡片。
小卡片的重力较小,可以忽略对实验的影响。
需要注意的是,当木块两端的拉力相差很小时,因为受到摩擦力的作用,木块仍保持平衡,但摩擦力会对实验产生影响。
二力平衡的条件是大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
可以通过实验来验证这个条件,例如在小车静止时,水平方向上的力是平衡力,当在左盘中添加一个砝码时,小车开始运动,说明两个力不平衡,因此平衡的两个力大小必须相等。
当将小车扭转一个角度时,放手后小车将转动,这说明彼此平衡的两个力必须在同一直线上。
25.解:(1)如果桌面光滑,可以忽略木块和桌面之间的
摩擦力,简化实验。
如果桌面粗糙,木块和桌面之间会产生摩擦力,使实验变得更加复杂。
在光滑的桌面上,当两端放置质量相等的砝码时,木块受到的水平拉力相等,因此处于静止状态。
(2)保持两个砝码的质量相等,扭转木块使拉力F1和
F2不在同一直线上,观察到木块发生转动。
当木块重新恢复
到静止状态时,拉力F1和F2又作用在同一直线上。
(3)二
力平衡条件是: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。
26.解:当气球上升时,气球所受的摩擦力方向向下,与
重力方向相同,因此G+f=F浮,代入数据得G+f=2000N。
当
气球下降时,气球所受的摩擦力方向向上,与浮力方向相同,因此G+mg=f+F浮,代入数据得G+20kg×10N/kg=f+2000N。
联立两式求解得G=1900N,f=100N。
因此,气球受到的重力
为1900N,气球受到的空气阻力为100N。
27.解:由于物体在水平地面上做匀速直线运动,所以水
平方向上的拉力与阻力是一对平衡力,因此F=f=50N。
根据
v=,可以得到s=vt=2m/s×5s=10m。
因此,在5秒内,物体前
进了10米。
28.解:(1)汽车受到的阻力为
f=0.2G=0.2mg=0.2×5×103kg×10N/kg=104N。
因为汽车做匀速
运动,所以F=f=104N。
(2)在压力不变、接触面粗糙程度不变的情况下,当牵引力增大时,合力改变了汽车的运动状态,使其加速。
(3)在压力不变、接触面粗糙程度不变的情况下,当牵引力减小时,合力改变了汽车的运动状态,使其减速。
29.解:当物体以0.5米/秒的速度匀速上升时,钢丝绳对
重物的拉力和物体本身的重力相等,是一对平衡力,因此拉力是5×103N。
当物体以1米/秒的速度匀速下降时,钢丝绳对重
物的拉力和物体本身的重力相等,是一对平衡力,因此拉力是
5×103N。
当物体静止在半空中时,钢丝绳对重物的拉力和物体本身的重力相等,这是一对平衡力,因此拉力为5×103N。
当物体
以0.5m/s的速度匀速上升时,钢丝绳对重物的拉力仍为
5×103N;当物体以1m/s的速度匀速下降时,钢丝绳对重物的
拉力仍为5×103N。
在雨滴匀速下落时,它受到竖直向下的重力G和竖直向
上的空气阻力F阻的平衡作用,因此F阻=G=2.5×103N。
因此,该雨滴匀速下落时所受空气阻力为2.5×103N。
当雨滴匀速下落的距离为400m时,重力对雨滴做功
W=Gh=2.5×103N×400m=1J。
因此,重力对雨滴做的功为1J。
在雨滴匀速下落时,F阻=2.5×103N。
由F阻=kv2可得
v=√(F阻/k)=√(2.5×103N/k)。
因此,雨滴匀速下落时的速度为5m/s。
当雨滴开始下落时,它的速度较小,所受阻力较小,合力向下,因此雨滴向下做加速运动。
当速度达到一定值后,雨滴所受重力与阻力相等,合力为零,处于平衡状态,做匀速直线运动,速度保持不变。
因此,雨滴的速度随时间变化的关系如下图所示。