專題突破九：二力平衡【解析版】

目錄TOC\o"1-1"\h\u一．二力平衡的概念（共3小題） 1二．平衡狀態(tài)的判斷（共3小題） 2三．平衡力與相互作用力的辨別（共6小題） 4四．二力平衡條件的應用（共5小題） 7五．探究二力平衡的條件（共3小題） 9一．二力平衡的概念（共3小題）1．（2019秋?浦東新區(qū)期末）小張同學做“探究二力平衡的條件”實驗時，他應選擇在較光滑的水平桌面進行（選填“粗糙”或“光滑”），并保持物體處于靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。如圖所示是他在實驗過程中的某個情景，該情景中物體受到的兩個水平拉力不平衡（選填“平衡”或“不平衡”），說明小張當時是在探究相互平衡的兩個力的大小關系?！窘獯稹拷猓鹤觥疤骄慷ζ胶獾臈l件”實驗時，為了減小摩擦力對實驗結果的影響，應選用較光滑的平面。實驗中，要使物體處于靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)，此時的拉力等于摩擦力；由圖可知，兩個力不相同，故物體受到的兩個水平拉力不平衡；說明小張當時是在探究相互平衡的兩個力的大小關系。故答案為：光滑；靜止；不平衡；大小。2．（2021秋?楊浦區(qū)期末）如圖（a）、（b）所示，某小組同學以硬紙板（選填“硬紙板”或“彈簧測力計”）為研究對象，利用彈簧測力計、細線等器材進行實驗，該小組同學是在做“探究二力平衡”實驗。按圖（a）所示進行實驗操作時，應在硬紙板處于靜止狀態(tài)下讀取測力計的示數(shù)；按圖（b）所示進行實驗操作時，松手后硬紙板不能（選填“能”或“不能”）平衡。這是在探究相互平衡的兩個力作用線的關系?！窘獯稹拷猓簣D示實驗中，兩個彈簧測力計同時作用在硬紙板上，以探究硬紙板同時受到兩個力作用處于平衡狀態(tài)時，兩個力的特點，所以應以硬紙板作為研究對象，要探究的是二力平衡的條件；要探究二力平衡的條件，應讓紙板處于平衡狀態(tài)，圖示實驗中，讓硬紙板靜止，會更便于操作；圖示中的（b）操作，松手后，硬紙板不能處于平衡狀態(tài)，因為這時所受的兩個拉力不在同一直線上，所以這是探究兩個平衡力的作用線的關系。故答案為：硬紙板；二力平衡；靜止；不能；作用線。3．（2021秋?長寧區(qū)校級期末）在“探究二力平衡的條件”實驗中，小王同學用如圖（a）所示的裝置，探究當物體甲受到水平方向兩個力的作用而處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)時，這兩個力的大小和方向關系，此時測力計的示數(shù)為2牛；若甲物體在這兩個力作用下向右做勻速直線運動，這時向右的拉力等于向左的拉力（選填“大于”、“等于”或“小于”）。按照圖（b）進行操作時，應觀察放手后（選填“前”或“后”），硬紙板乙是否能保持靜止狀態(tài)。【解答】解：（1）此實驗是探究當小車只受兩個力作用而處于靜止狀態(tài)時，這兩個力大小和方向的關系；彈簧測力計0～2.5N間有5個格，每一小格是0.5N，讀數(shù)為2N；（2）由圖中可知，將乙轉(zhuǎn)動到如圖所示位置，此時力的大小相等、方向相反、作用在同一個物體上，但不在同一直線上，應觀察放手后，物體乙會發(fā)生轉(zhuǎn)動，不能保持靜止狀態(tài)。故答案為：靜止；勻速直線運動狀態(tài)；方向；2；等于；后；靜止。二．平衡狀態(tài)的判斷（共3小題）4．（2022春?長寧區(qū)校級期末）下列四個事例中，物體處于平衡狀態(tài)的是（）①大疆無人機在空中懸停。②神舟十四號加速升空。③“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器減速下潛。④C919大飛機在空中進行勻速飛行實驗。A．① B．②③ C．①④ D．①②③④【解答】解：①大疆無人機在空中懸停，受力平衡，處于平衡狀態(tài)。②神舟十四號加速升空，速度大小在改變，處于非平衡狀態(tài)。③“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器減速下潛，速度大小在改變，處于非平衡狀態(tài)。④C919大飛機在空中進行勻速飛行實驗，但不一定是直線運動，所以不一定是平衡狀態(tài)。綜上分析可知，物體處于平衡狀態(tài)的是①。故選：A。5．（2021春?崇明區(qū)校級期中）如圖所示，靜止在水平地面上的書包重150牛。小麗用80牛的力豎直向上提書包，但沒有提起，則書包受到地面的支持力為70牛，書包處于平衡狀態(tài)（選填“平衡”或“不平衡”）。【解答】解：重為150N的書包靜止在水平地面上，用80N的力豎直向上提，由于向上提的力小于重力，所以書包仍靜止在地面上，處于平衡狀態(tài)，書包處于平衡狀態(tài)。書包受到豎直向下的重力、豎直向上的提力、地面豎直向上的支持力作用，則書包受到地面的支持力為150N﹣80N＝70N。故答案為：70；平衡。6．（2020秋?浦東新區(qū)期末）學習物體的平衡條件時，小明同學提出了下列疑問：只受一個力作用的物體能保持平衡狀態(tài)嗎？只受兩個力作用的物體一定保持平衡狀態(tài)嗎？物體處于平衡狀態(tài)時一定只受兩個力作用嗎？為此他做了如圖所示的實驗，研究物體處于平衡狀態(tài)時的受力情況。當他將一小球用一根細線懸掛起來，如圖（a）所示，剪斷細線后小球落下，如圖（b）所示。當他又將一小球用兩根細線懸掛起來，如圖（c）所示，剪斷其中的一根細線，小球發(fā)生擺動，如圖（d）所示。通過實驗，疑問都得到了解決。根據(jù)實驗現(xiàn)象及相關條件，小明歸納得出的初步結論：（1）由圖（a）和（b）可知：只受一個力作用的物體不能（選填“能”或“不能”）保持平衡狀態(tài)。（2）由圖（a）和（d）可知：處于平衡狀態(tài)的兩個力一定在同一直線上。（3）由圖（a）和（c）可知：物體處于平衡狀態(tài)時不一定只受兩個力作用。【解答】解：（a）小球受到拉力和重力作用，小球在兩個力作用下處于靜止狀態(tài)，小球處于平衡狀態(tài)。（b）只受重力作用，小球向下運動，小球處于非平衡狀態(tài)。（c）小球受到兩個拉力和重力作用，小球在三個力作用下處于靜止狀態(tài)，小球處于平衡狀態(tài)。（d）小球在（c）狀態(tài)，剪斷一根線，去掉一個力，小球受到的力不在同一條直線上，小球會擺動，說明兩個力不在同一條直線上，小球處于非平衡狀態(tài)。由此可知：由圖（a）和（b）可知：只受一個力作用的物體不能保持平衡狀態(tài)；由圖（a）和（d）可知：處于平衡狀態(tài)的兩個力一定在同一直線上。由圖（a）和（c）可知：物體處于平衡狀態(tài)時不一定只受兩個力作用；故答案為：（1）不能；（2）處于平衡狀態(tài)的兩個力一定在同一直線上；（3）物體處于平衡狀態(tài)時不一定只受兩個力作用。三．平衡力與相互作用力的辨別（共6小題）7．（2021秋?楊浦區(qū)期末）關于放在水平桌面上靜止的書，下列說法正確的是（）A．書對桌面的壓力與桌面對書的支持力是一對平衡力 B．書對桌面的壓力與地面對書的支持力是一對平衡力 C．書的重力與桌面對書的支持力是一對平衡力 D．書的重力和書對桌面的壓力是一對平衡力【解答】解：A、書對桌面的壓力與桌面對書的支持力，大小相等、方向相反、作用在一條直線上、作用在不同的物體上，所以它們是一對相互作用力，故A錯誤；B、書對桌面的壓力與地面對書的支持力，二者的大小并不相等，且地面并沒有力直接作用在書上，故B錯誤；C、書的重力與桌面對書的支持力，大小相等，方向相反，作用在一條直線上，作用在一個物體上，是一對平衡力，故C正確；D、書所受的重力與書對桌面的壓力，這兩個力作用在不同的物體上，方向相同，所以不是平衡力，故D錯誤。故選：C。8．（2021秋?奉賢區(qū)期末）如圖所示，拉著木塊向右做勻速直線運動的過程中，與木塊所受重力平衡的力是（）A．木塊受到的拉力 B．桌面對木塊的支持力 C．木塊受到的滑動摩擦力 D．木塊對桌面的壓力【解答】解：木塊受到的重力與桌面對木塊的支持力，二力符合二力平衡的條件，是一對平衡力，故B正確。故選：B。9．（2021秋?徐匯區(qū)校級期末）如圖所示，利用彈簧測力計沿水平方向拉動木塊在水平桌面上運動，下列選項中一定是平衡力的是（）A．木塊受到的摩擦力與木塊對彈簧測力計的拉力 B．木塊受到的摩擦力與彈簧測力計對木塊的拉力 C．木塊對桌面的壓力與桌面對木塊的支持力 D．木塊所受到的重力與桌面對木塊的支持力【解答】解：A、木塊受到的摩擦力與木塊對彈簧測力計的拉力，不是作用在同一物體上，不是一對平衡力，故A錯誤；B、題中沒說木塊做勻速直線運動，彈簧測力計的示數(shù)不一定等于滑動摩擦力的大小，不一定是一對平衡力，故B錯誤；C、木塊對桌面的壓力與桌面對木塊的支持力沒有作用在同一物體上，不是一對平衡力，故C錯誤；D、木塊受到的重力與桌面對木塊的支持力，大小相等、方向相反、作用在同一物體上、作用在同一直線上，是一對平衡力，故D正確。故選：D。10．（2020秋?徐匯區(qū)校級期末）茶杯靜止在水平桌面上，以下屬于一對平衡力的是（）A．茶杯受到的重力與茶杯對桌面的壓力 B．桌子受到的重力與地面對桌子的支持力 C．茶杯對桌面的壓力與桌面對茶杯的支持力 D．茶杯受到的重力與桌面對茶杯的支持力【解答】解：A、茶杯受到的重力與茶杯對桌面的壓力，二力的方向相同，所以二力不是平衡力，故A錯誤；B、桌子受到的重力與地面對桌子的支持力，大小不等，所以二力不是一對平衡力，故B錯誤；C、茶杯對桌面的壓力與桌面對茶杯的支持力是作用在不同物體上的兩個力，所以二力不是平衡力，故C錯誤；D、茶杯靜止在水平桌面上，處于平衡狀態(tài)，茶杯受到的重力與桌面對茶杯的支持力是一對平衡力，故D正確。故選：D。11．（2021春?嘉定區(qū)期末）如圖所示，小紅提著包站在水平地面上，下列各對力中屬于平衡力的是（）A．手對包的拉力與包對手的拉力 B．小紅所受的重力與包對手的拉力 C．手對包的拉力與包所受的重力 D．包所受的重力與地面對小紅的支持力【解答】解：A、手對包的拉力與包對手的拉力，作用在兩個不同的物體上，它們不是一對平衡力，是一對相互作用力，故A錯誤；B、小紅和包的總重力與包對手的拉力大小不相等，它們不是一對平衡力，故B錯誤；C、手對包的拉力與包的重力，大小相等、方向相反、作用在同一直線上、作用在同一物體上，它們是一對平衡力，故C正確；D、包的重力與地面對小紅的支持力，作用在不同的物體上，它們不是一對平衡力，故D錯誤；故選：C。12．（2012秋?上海校級月考）如圖所示，重物所受到的重力和塑料板對它的支持力是一對平衡力；當塑料板上壓的重物越重，塑料板的彎曲程度越大，重物所受到的支持力越大?！窘獯稹拷猓褐匚锸艿降闹亓εc塑料板對它的支持力，此時物體處于靜止狀態(tài)，因此，所受到這兩個力是一對平衡力。當重力增加時，在方向和作用點都不變的情況下，力越大，力的作用效果越明顯，即塑料板的彎曲程度越大。由于在水平面上支持力與重力始終是一對平衡力，所以支持力會隨著重力的增大而增大。故答案為：平衡力；越大；越大四．二力平衡條件的應用（共5小題）13．（2022?金山區(qū)二模）用彈簧測力計沿豎直方向兩次拉動重為G的物體，兩次運動的s﹣t圖像如圖所示，對應的測力計示數(shù)和速度分別為F1、v1和F2、v2，則（）A．v1＜v2，F(xiàn)1＜F2 B．v1＜v2，F(xiàn)1＝F2 C．v1＞v2，F(xiàn)1＞F2 D．v1＞v2，F(xiàn)1＝F2【解答】解：（1）根據(jù)s﹣t圖，在相同時間內(nèi)，1通過的路程較長，則v1＞v2；（2）兩次豎直提重為G的物體，根據(jù)F拉＝G物可得，F(xiàn)1＝G物，F(xiàn)2＝G物，即：F1＝F2，故選：D。14．（2022?徐匯區(qū)模擬）質(zhì)量相同的甲、乙兩物體分別在豎直拉力作用下，豎直向上做勻速直線運動，它們的s﹣t圖像如圖（a）（b）所示，若甲、乙兩物體的速度分別為v甲、v乙，所受的拉力分別為F甲、F乙，則（）A．v甲＞v乙，F(xiàn)甲一定大于F乙 B．v甲＞v乙，F(xiàn)甲一定等于F乙 C．v甲＞v乙，F(xiàn)甲可能等于F乙 D．v甲＝v乙，F(xiàn)甲可能等于F乙【解答】解：由圖（a）可知甲物體在6s內(nèi)運動的路程是2.4m，圖（b）中乙物體在6s內(nèi)運動的路程是0.3m，由可知甲的速度較大，即v甲＞v乙，甲、乙兩物體均做勻速直線運動，受到平衡力的作用，受到的重力與拉力大小相等，甲、乙兩物體質(zhì)量相同，則重力相等，所以甲受到的拉力等于乙受到的拉力。故選：B。15．（2021春?崇明區(qū)校級期中）用手握住一個瓶子，瓶子不會掉下來的原因是（）A．手握瓶子的壓力等于瓶子所受的重力 B．手握瓶子的壓力大于瓶子所受的重力 C．手對瓶子的摩擦力等于瓶子所受重力 D．手對瓶子的摩擦力大于瓶子所受重力【解答】解：A、重力在豎直方向上，而握力在水平方向，二者不是平衡力，不能判斷力的大小，故A錯誤；B、壓力與重力無關，無法比較大小關系，故B錯誤；CD、因為瓶子靜止，所以它受到的是平衡力的作用，此時摩擦力與重力平衡，手對瓶子的摩擦力等于瓶子所受重力，故C正確，D錯誤。故選：C。16．（2021秋?奉賢區(qū)期末）某同學用繩系住重力為2牛的物體使其沿豎直方向緩慢地做勻速直線運動。若不計空氣阻力，第一次拉著物體以速度v1勻速上升時，繩對物體的拉力為2牛，第二次拉著此物體以速度v2勻速下降，若v1＜v2，則繩對物體的拉力等于（選填“大于”或“小于”或“等于”）2牛，方向為豎直向上?！窘獯稹拷猓寒斃K拉著它勻速上升時，物體處于平衡狀態(tài)，繩對物體的拉力和物體受到的重力是一對平衡力，大小相等，方向相反，所以繩子對物體的拉力等于2N；第二次拉著此物體勻速下降時，物體處于平衡狀態(tài)，繩對物體的拉力和物體受到的重力仍是一對平衡力，大小相等，方向相反，則繩對物體的拉力等于2N，繩對物體的拉力方向與重力方向相反，豎直向上。故答案為：2；等于；豎直向上。17．（2020秋?楊浦區(qū)校級期末）一個載重氣球在空中受到2000牛的浮力時勻速豎直上升，若在所載重物中再加20千克的物體，該氣球就能勻速豎直下降。設氣球上升和下降時受到的浮力和空氣阻力大小均不變，求：氣球受到的重力和空氣阻力分別是多少？【解答】解：上升時，氣球所受摩擦力方向向下，與重力方向相同。所以G+f＝F浮代入數(shù)據(jù)得：G+f＝2000N①下降時，氣球所受摩擦力方向向上，與浮力方向相同。所以G+mg＝f+F浮代入數(shù)據(jù)得：G+20kg×10N/kg＝f+2000N②①②兩式聯(lián)立求解得：G＝1900Nf＝100N答：氣球受到的重力為1900N，氣球受到的空氣阻力為100N。五．探究二力平衡的條件（共3小題）18．（2021春?楊浦區(qū)期末）圖是“探究二力平衡的條件”的實驗過程。實驗前，應完成彈簧測力計的調(diào)零操作；如圖（a）所示，此時木板處于靜止狀態(tài)。如圖（b）所示，物體靜止時，測力計的示數(shù)為2.4牛；若物體以大小為1米/秒的速度豎直向下勻速運動時，測力計的示數(shù)不變（選填“變大”“變小”或“不變”）?！窘獯稹拷猓阂驗閷嶒炛幸脧椈蓽y力計沿水平方向拉木塊做勻速直線運動，所以實驗前應把彈簧測力計在水平方向上調(diào)零；圖（a）中木板受到這兩個力大小相等、方向相反、作用在同一直線上，這兩個力是平衡力，處于靜止狀態(tài)；圖（b）中彈簧測力計的分度值是0.2N，彈簧測力計的示數(shù)是2.4N；若物體以大小為1米/秒的速度豎直向下勻速運動時，處于平衡狀態(tài)，彈簧測力計的拉力和重力是平衡力，重力不變，測力計的示數(shù)不變。故答案為：調(diào)零；靜止；2.4；不變。19．（2020秋?奉賢區(qū)期末）在圖1中，彈簧測力計的量程為0～5牛，讀數(shù)為3.2牛。如圖2所示是“探究二力平衡的條件”，（a）、（b）所示的實驗過程說明所探究的兩個力需作用在同一條直線上，物體才能平衡