初中物理复习-二力平衡的条件

1专题08二力平衡的条件1.二力平衡：物体在受到两个力的作用时，如果能保持静止状态或匀速直线运动状态，那么这两个力相互平衡。2.二力平衡的条件：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。3.探究二力平衡实验需要学通的基础知识（1）在探究究二力平衡问题时，什么因素影响实验结果？答：摩擦力（2）你认为右图哪个实验更合理？答：甲，应为乙物体受到的摩擦力大，对实验效果影响大。（3）如何判断物体是否处于平衡状态？答：当物体保持静止或匀速直线运动状态时，都可以判定物体处于平衡状态．（4）实验中如何改变拉力的大小？答：通过改变砝码的个数，来改变对小车的拉力大小．（5）定滑轮有什么作用：答：改变拉力的方向（6）如何探究两个力作用在同一物体上？答：将纸板从中间剪开，观察纸板是否还处于平衡状态。（7）如何探究两个力在同一直线上：答：把纸板转动一个角度，然后松手，观察小车的运动状态．（8）实验结论：二力平衡条件：同体、等大、方向、共线。（9）实验方法：控制变量法（10）选择静止状态的原因：匀速运动状态不好控制。（11）进行多次实验的目的：得出普遍规律，避免偶然性。专题学啥2【例题1】（2019湖北荆州）2022年第24届冬季奥林匹克运动会将在我国举行，如图是滑雪运动员正在训练的场景，下列说法正确的是（）A．使用雪橇滑雪是通过减小压力来减小压强的B．运动员加速滑行时，地面对雪橇的支持力与雪橇对地面的压力是一对相互作用力C．当运动员匀速直线滑行时，雪橇的重力与地面对雪橇的支持力是一对平衡力D．运动员冲过终点后不能立即停止滑行，是由于运动员受到惯性力的作用【答案】B【解析】A.运动员使用雪橇，这样增大了与雪地的受力面积，从而减小压强，故A错误；B.运动员加速滑行时，地面对雪橇的支持力与雪橇对地面的压力，大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，作用在两个物体上，是一对相互作用力，故B正确；C.当运动员匀速直线滑行时，雪橇的重力与地面对雪橇的支持力不相等，不是一对平衡力，故C错误；D.惯性是一种性质，不是力，故D错误。【例题2】（2019贵州铜仁）小明在探究“二力平衡”条件的实验中，设计了如图所示的两种实验方案。(1)通过实验比较，小明发现采用方案乙，实验效果更好，原因是。(2)该实验装置中，木板两端的定滑轮的作用是。(3)保持两盘中砝码质量相等，把小车在水平桌面上扭转一个角度，放手后观察到小车转动，最后恢复到静止状态。这个实验现象说明:作用在同一物体上的两个力，大小相等，方向相专题考法3反，并且，这两个力才能彼此平衡。(4)小明在探究完“二力平衡”条件的实验后，又利用该装置进行探究，剪断小车左边的细线后，小车由静止向右运动，此现象说明力可以改变物体的。【答案】（1）滚动摩擦力小于滑动摩擦力，减小了摩擦力对实验的影响；（2）能改变作用力的方向；（3）作用在同一条直线上；（4）运动状态。【解析】（1）通过实验比较，小明发现采用方案乙，实验效果更好，原因是滚动摩擦力小于滑动摩擦力，减小了摩擦力对实验的影响；（2）该实验装置中，木板两端的定滑轮的作用是能改变作用力的方向；（3）保持两盘砝码质量相等（即让两边的拉力相等），把木块扭转一个角度，使拉力F1和F2不再同一条直线上，观察到木块发生转动，当木块重新恢复到原来的静止状态时，拉力F1和F2作用在同一条直线上；这个实验现象说明：作用在同一物体上的两个力，大小相等，方向相反，并且作用在同一条直线上，这两个力才能彼此平衡。（4）小明在探究完“二力平衡”条件的实验后，又利用该装置进行探究，剪断小车左边的细线后，小车由静止向右运动，小车受力不再平衡，此现象说明力可以改变物体的运动状态。一、选择题1．（2019山东泰安）如图所示，完全相同的A、B两个长方体物块叠放在水平桌面上，用F＝20N的水平向右的力作用在A物块上，A、B一起向右做匀速直线运动，经过3s，两个物块一起移动了60cm的距离。下列相关说法中（）①物块B受到的重力和地面对B的支持力是一对平衡力②物块A对B的摩擦力大小是20N，方向向右③地面对B的摩擦力大小是20N，方向向右④拉力F的功率为4WA．只有①④正确B．只有③④正确C．只有①③正确D．只有②④正确4【答案】D【解析】①地面对B的支持力等于A和B的重力之和，故物块B受到的重力和地面对B的支持力大小不等，不是一对平衡力。故①错误。②以B为研究对象，B做匀速直线运动，处于平衡状态，受到平衡力的作用，而B受到地面对它的摩擦力作用，方向水平向左，所以物块A对B的摩擦力方向向右，大小是20N，故②正确。③A、B一起向右做匀速直线运动，则地面对B的摩擦力方向水平向左，根据二力平衡可得大小是20N．故③错误。④拉力F做的功：W＝Fs＝20N×0.6m＝12J，功率为P＝＝＝4W．故④正确。2.（2019安徽）如图，A、B两物块叠放在水平桌面上保持静止。图中分别给出了A、B的受力示意图。下列说法正确的是（）A.F2与GA、F1两个力的合力是一对作用力与反作用力B.F1与F3是一对作用力与反作用力C.GA与F2是一对平衡力D.F2与F1是一对平衡力【答案】B【解析】由图知，A物块受到向上的支持力F2、向下的重力GA、B对A向下的压力F1；B物块受到向上的支持力F3和向下的重力GB，A、以A为研究对象，A物块在水平桌面上保持静止，受力平衡；GA、F1两个力的合力方向向下，合力的大小GA+F1＝F2，则可知F2与GA、F1两个力的合力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，均作用在A物块上，所以是一对平衡力，不是一对相互作用力，A不符合题意；B、B对A有向下的压力F1，因力的作用是相互的，则A对B有向上的支持力F3，所以F1与F3是一对作用力与反作用力，B符合题意；5C、A物块处于静止状态，由图示和力的平衡条件可得：F2＝GA+F1，则GA与F2的大小不等，所以GA与F2不是一对平衡力，C不符合题意；D、A物块处于静止状态，由力的平衡条件可得：F2＝GA+F1，则F2与F1的大小不等，所以F2与F1不是一对平衡力，D不符合题意。3.（2019深圳）如图所示，同一木块在同一粗糙水平面上，先后以不同的速度被匀速拉动。甲图中速度为v1，乙图中速度为v2，丙图中木块上叠放一重物，共同速度为v3，且v1v2v3，匀速拉动该木块所需的水平拉力分别为F甲、F乙和F丙。下列关系正确的是（）A.F甲F乙F丙B.F甲F乙F丙C.F甲=F乙F丙D.F甲F乙=F丙【答案】C【解析】同一木块在同一粗糙水平面上，先后以不同的速度被匀速拉动，那么它处于平衡状态，它受到的拉力等于摩擦力，即：F甲=f甲，F乙=f乙；因为木块对水平面的压力和接触面粗糙程度不变，所以摩擦力不变，即f甲=f乙；那么：F甲=F乙；在木块上放一重物，那么它对水平面的压力增大，那么它受到的摩擦力增大；即：f丙f乙，因为F丙=f丙，所以：F丙F乙；即：F甲=F乙F丙。4.（2019大庆）如图是太阳能汽车在平直公路上匀速行驶的情形，若不计空气阻力对汽车的影响，则下列说法正确的是（）A．汽车的重力和地面对汽车的支持力是相互作用力B．汽车受到两对平衡力的作用C．由于速度大，所以惯性大，使得汽车急刹车不能立即停止D．太阳能汽车行驶时是将太阳能直接转化成机械能6【答案】B【解析】A.汽车受到的重力和地面对汽车的支持力，二力大小相等、方向相反、作用在同一个物体上（都作用在汽车上）、作用在同一条直线上，符合二力平衡条件，它们是一对平衡力，不是相互作用力，故A错误；B.汽车在平直公路上匀速行驶，汽车受到重力和支持力、牵引力和阻力两对平衡力的作用，故B正确；C.汽车急刹车不能立即停下来是因为汽车有惯性；惯性的大小只跟质量有关，质量越大，惯性越大，和物体的运动速度无关，故C错误；D.太阳能汽车上的太阳能电池将太阳能转化为电能再转化为机械能，故D错误。5.（2019湖北随州）一只木箱放在水平地面上，地面上各处粗糙程度相同。对木箱施加一个方向不变的水平推力F（如图甲）；F的大小与时间t的关系、木箱的运动速度v与时间t的关系图象如图乙所示。以下说法正确的是（）A．在第一个2s内木箱所受摩擦力为2NB．在第二个2s内木箱所受摩擦力为3NC．在第一个2s内推力F对木箱所做的功为2JD．在第三个2s内推力F对木箱做功的功率为8W【答案】D【解析】先由速度﹣时间图象判断物体的运动情况，然后根据物体的运动状态判断物体是否受平衡力作用；根据由F﹣t图象求出物体受到的拉力，然后由二力平衡的条件求出摩擦力的大小。根据W＝Fs可求功；由P＝Fv可求功率。A.由图象可知，第一个2s内，物体没有推动，物体处于平衡状态，推力等于摩擦力，等于1N，故A错误；B.由v﹣t图象可知，在4s～6s物体做匀速直线运动，处于平衡状态，由F﹣t图象可知在4s～6s即在第三个2s内拉力F＝2N，由平衡条件可得滑动摩擦力f＝F＝2N，由v﹣t图象可知，物体在第二个2s内做匀加速运动，受到的摩擦力为滑动摩擦力，因为压力和接触面的粗糙程度不变，物体受到的摩擦力仍是2N，方向与推力方向相反，即向左；故B错误；C.由图象可知，第一个2s内，物体没有推动，由W＝Fs可知，推力F对木箱所做的功为0；故C错误；7D.在第三个2s内推力F对木箱做功的功率为：P＝Fv＝2N×4m/s＝8W．故D正确。6．（2019长沙）如图所示，穿着早冰鞋的小玲用手推墙后，她由静止开始向后退。下列说法中正确的是（）A．小玲后退的过程中，她的惯性逐渐变小B．小玲后退的过程中，一直做匀速直线运动C．小玲推墙时，墙对小玲的作用力等于小玲对墙的作用力D．小玲推墙时，墙对小玲的作用力和小玲对墙的作用力是一对平衡力【答案】C【解析】A.惯性大小只跟物体的质量大小有关，小玲后退的过程中质量不变，则她的惯性大小不会改变，故A错误；B.小玲后退的过程中，在水平方向上只受到地面给她的阻力，所以做减速运动，最后停止，故B错误；CD.小玲推墙时，墙对小玲的作用力与小玲对墙的作用力是作用在不同物体的两个力，属于相互作用力，二者大小相等，但不是平衡力，故C正确，D错误。7．（2019南京）如图所示，两辆相同的小车上分别固定一块磁体和一个铁块，将它们靠近到一定距离后由静止释放，两小车同时运动下列说法正确的是（）A．两小车相互远离B．小车运动起来是因为小车有惯性C．磁体对铁块有作用力，同时铁块对磁体也有作用力D．磁体对铁块的作用力和铁块受到的重力是一对平衡力【答案】C【解析】（1）磁体对铁块具有吸引力；（2）力是改变物体运动状态的原因；（3）物体间力的作用是相互的；（4）平衡力的条件：大小相等、方向相反、作用在同一个物体上，作用8在同一条直线上。A.因为磁体对铁块具有吸引力，所以将它们靠近到一定距离后由静止释放，两小车将靠近，故A错误；B.力是改变物体运动状态的原因，小车运动起来是因为磁体和铁块之间彼此产生了力的作用，带动小车运动，故B错误；C.物体间力的作用是相互的，所以磁体对铁块有作用力，同时铁块对磁体也有作用力，故C正确；D.磁体对铁块的作用力和铁块受到的重力不在一条直线上，方向不相反，大小也不一定相等，不是一对平衡力，故D错误。8．（2019重点题）如图所示，拉力F为5N，物体A以0.1m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动（B表面足够长）；物体B静止在地面上，受到地面水平向左4N的摩擦力，弹簧测力计示数为12N．下列说法正确的是（）A．物体A受到的摩擦力为10NB．拉力F的功率为1.5WC．滑轮组的机械效率为80%D．拉力F增大到15N时，物体B开始向左运动【答案】C【解析】A.物体B静止在地面上，所以受力平衡；水平方向上物体B受到向右的弹簧拉力、地面对它向左的摩擦力和物体A对它向左的摩擦力，所以两个摩擦力之和为12N，即fAB+4N＝12N，则fAB＝8N；根据相互作用力的知识可知，物体A受到的摩擦力为f＝fAB＝8N；故A错误；B.由图知，水平使用滑轮组，n＝2，拉力端移动速度v＝2v物＝2×0.1m/s＝0.2m/