91《二力平衡》提升练习.docx
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91《二力平衡》提升练习
一、二力平衡
智能提要
问：
如何判定一个物体是否处于二力平衡？
答：
一是根据物体的运动状态来判定。
当物体只受两个力作用时，如果处于静止状态或匀速直线运动状态，那么这两个力就一定是平衡力，处于二力平衡。
二是根据二力平衡的条件来判定。
首先，看物体受到的两个力是否作用在同一个物体上，再分析两个力是否符合“作用在同一直线上，大小相等，方向相反”，若这些条件都满足，则物体就处于二力平衡。
其中有任一个条件不满足，物体就不能处于二力平衡。
问：
怎样正确区分平衡力和相互作用力？
答：
物体受到两个力的作用而处于平衡状态，这两个力叫做平衡力。
两个物体间发生相互作用而产生的两个力，叫相互作用力。
它们都具有大小相等、方向相反、作用在同一直线上的特点，但二者有本质上的区别。
平衡的二力作用在同一物体上，即受力物体是一个，而施力物体分别是其它的两个物体，相互作用的二力作用在发生相互作用的两个物体上。
例如将一个铅笔盒放在水平桌面上，它受到的重力和桌面对它的支持力作用在同一个铅笔盒上。
它处于静止状态，重力和支持力是一对平衡力。
铅笔盒对桌面的压力和桌面对铅笔盒的支持力是铅笔盒与桌面发生相互作用产生的一对力，它们分别作用在桌面和铅笔盒上，所以这两个力不能平衡，是一对相互作用力。
用简单的语句表述：
1．平衡力：
同物、等值、反向、共线
2．相互作用力：
异物、等值、反向、共线
问：
二力平衡的条件有哪些应用？
答：
一是根据已知力的大小和方向求出另一个力的大小和方向；二是利用二力平衡条件判定物体的运动状态。
当物体只受到两个力的作用，并且满足二力平衡时，则可以判定物体处于静止状态或匀速直线运动状态。
例如分析火车或汽车在水平路面上作匀速直线运动时，若汽车受到发动机的牵引力是已知的，则可以根据牵引力求出汽车在水平方向上受到的摩擦力的大小，同时得到摩擦阻力的方向与牵引力方向相反的结论。
智能拓展
潜水艇模型的制作
潜水艇模型的制作方法有多种。
这里介绍一种简便易做的（图10-10）方法。
取一只试管，用一个钻有两个小孔的橡皮塞塞紧管口，在两个小孔中各插入一根短玻璃管，并在玻璃管端分别接上一根长度适当的软胶管，其中一根胶管与注射器相连，另一根胶管只需当试管水平浮在水面时，管口能没在水面以下即可。
为使试管能水平浮在水面，可在试管的底端绕几圈铁丝，作为配重，使它平衡。
演示时将试管放入大玻璃水槽中，使它水平浮于水面。
用注射器从试管中抽气，试管里的水就增多；往试管里压气，试管里的水就减少。
控制进入试管内的水量，试管就会在水中下沉、上浮或悬浮。
做这个模拟演示时，要注意把装置的某些部分与潜水艇的构造作类比。
如试管相当于水舱。
用注射器往试管里压气相当于用压缩空气排出水舱中的水。
智能归例
题型一会根据二力平衡的条件判断二力是否平衡
例1一个物体同时受到两个力的作用，这两个力的三要素完全相同，那么这两个力（）
A．一定是平衡力
B．可能是平衡力
C．一定不是平衡力
D．无法判断
闯关点拨当两个力的三要素完全相同，则这两个力大小相等、方向相同、两力的作用线重合，显然方向相同的两个力不可能成为平衡力，所以本题中两个力一定不是平衡力．
答选C
例2某同学静立在磅秤上，下列几对力中属于平衡力的是（）
A、人的重力与磅砰对人的支承力
B、人对磅砰的压力与磅秤对人的支持力
C、磅秤的重力与磅秤对人的支承力
D、磅秤的重力与人的重力
闯关点拨平衡力是指作用在一个物体上大小相等、方向相反且在同一直线上的两个力。
人的重力与磅秤对人的支承力方向向上，人静立不动时二力大小相等，符合二力平衡的条件，A正确。
人对磅秤的压力的受力物体是磅秤，施力物体是人，而磅秤对人的支持力的受力物体是人，施力物体是磅秤，它们是一对相互作用力，不是平衡力的关系，B不正确。
磅秤的重力的受力物体是磅秤，施力物体是地球，而磅秤对人的支持力的受力物体是人，施力物体是磅秤，作用于不同的物体，也不是平衡力的关系，C不正确．磅秤的重力与人的重力，显然不作用于同一个物体，不是平衡力，D不正确。
答选A
题型二平衡力知识的实际应用
例1受4N重力的电灯悬挂在电线上静止不动，电线对灯的拉力是多大？
方向如何？
闯关点拨要掌握应用二力平衡的条件解决问题，要强调分析问题的思路方法．
应用二力平衡的条件解决问题，首先要判断被研究的物体是不是处于静止或匀速直线运动状态，只有物体处于静止状态或匀速直线运动状态才可以应用这个条件．利用物体的平衡条件解决问题时，可参考以下步骤：
1）明确研究对象──电灯
2）对电灯进行受力分析──受竖直向下的重力、电线对灯的拉力（方向未定）
3）判断物体运动状态──静止
4）依据运动和力的关系──平衡状态受力一定为平衡力──二力平衡
5）结论：
拉力大小等于重力大小为4N，拉力方向与重力方向相反，为竖直向上．
答拉力的大小为4N，方向竖直向上
例2在竖直的磁性黑板上，小铁片不会掉下来，这是为什么？
请画出小铁片的受力示意图．
闯关点拨物体静止，则物体受到平衡力的作用，竖直方向上受力平衡，重力和铁片与黑板间的静摩擦力平衡，重力方向竖直向下，那么静摩擦力竖直向上．水平方向也受力平衡，即磁体吸引紧压在黑板的力，和黑板对其向外的压力．竖直方向的两个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上，水平方向的两个力也大小相等、方向相反、作用在一条直线上．
答小铁片因受磁体吸引紧压在黑板上，黑板对其有个向外的压力．铁片与黑板间有一个竖直向上的静摩擦力与铁片重力成为一对平衡力，铁片就不掉下来了．受力示意图如图10-11所示．
例3如图10-12所示，A、B、C三物块叠放在一起，B受到水平向左的拉力
，C受到一个水平向右的拉力
，它们均静止，求：
（1）B对A的摩擦力
（2）C对B的摩擦力
（3）地对C的摩擦力
闯关点拨本题有两点值得思考：
一是物体所受的摩擦力都是静摩擦力，而静摩擦力是被动力，依赖于平衡原理及物体所受的其它外力；二是研究对象为多个物体，在分析多个物体受力时，选好研究对象，可简化解题步骤．
解
（1）选择A为研究对象，作受力分析：
竖直方向上
和
是一对平衡力；水平方向上A物不会受除
外的其它外力，由A处于平衡状态，合力为零可知
．
（2）选择AB整体为研究对象，作受力分析：
竖直方向上
和
是一对平衡力，水平方向上
和
是一对平衡力，可得：
FCB=F1=12N，方向水平向右．
（3）选择ABC整体为研究对象，作受力分析：
竖直方向上
和
是一对平衡力，水平方向上，
、
和
三力平衡，可知
，方向水平向左．
智能训练
基础知识训练
1．文具盒放在水平桌面上，它所受重力为G，对桌面压力为F，桌面对文具盒支持力为N，则上述的几个力中，互相平衡的两个力是．（题型一）
2．在研究滑动摩擦力时，是用弹簧测力计拉着木块在水平桌面上做______运动，弹簧测力计的示数表示______力的大小．根据______的条件可知，这时弹簧测力计的示数与______的大小相等，因此可间接地知道滑动摩擦力的大小．（题型二）
3．某工地的起重机要吊装一个工件，该工件重1200N．当起重机以2m/s匀速吊着工件上升时，起重机的钢绳受到的拉力为N；当起重机以5m/s速度匀速吊着工件下降时，钢绳受到的拉力为N，拉力的方向为；当起重机吊着工件以4m/s的速度沿水平方向做直线运动，工件受到的拉力为．（题型二）
4．天花板上吊一盏灯，吊线的重力忽略不计，下列各对力中属于平衡力的是（）（题型一）
A．天花板对吊线的拉力和吊线对天花板的拉力
B．灯对吊线的拉力和吊线对灯的拉力
C．天花板对吊线的拉力和吊线对灯的拉力
D．灯受到的重力和吊线对灯的拉力
5．如图10-13所示，放在水平桌面上的物体的质量为5kg，用10N的水平拉力使物体向右做匀速直线运动，下面的说法哪种正确：
（）（题型二）
A．物体受到向左49N的摩擦力
B．物体受到向左10N的摩擦力
C．物体受到向右10N的摩擦力
D．物体受到的摩擦力等于零
6．一跳伞运动员的质量为65kg，降落伞的质量为5kg。
运动员在空中张开伞匀速竖直下降，在此过程中人和伞受到空气阻力的大小为（取g=10N/kg）（）（题型二）
A．650N
B．65N
C．700N
D．70N
7．如图10-14所示，用F=150N的水平力把重50N的物体压在竖直墙壁上，当物体静止时受到摩擦力的大小为（）（题型二）
A．0N
B．50N
C．150N
D．200N
8．一同学用水平力推停放在水平地面上的汽车，没能推动。
此时（）（题型二）
A．人推车的力与车受的重力是一对平衡力
B．人推车的力与车对人的作用力是一对平衡力
C．人推车的力的大小小于地面对车的摩擦力
D．人推车的力的大小等于地面对车的摩擦力
综合提高训练
1．用弹簧测力计沿水平方向拉着一木块在水平木板上做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为12N。
若将拉力增大，当弹簧测力计的示数变为20N时，木块受到的滑动摩擦力的大小为____________N。
（题型一）
2．如图10-15所示，水平地面上有甲、乙两个物体叠放在一起，有一大小为10N的水平向左的拉力F作用在乙物体上后，甲、乙两物体仍保持静止状态。
已知甲物体的质量为4kg，乙物体的质量为6kg，则物体甲受到的水平作用力为N；如果当拉力F增大到20时，物体甲和乙均以相同的速度沿地面向左做匀速直线运动，则此时甲物体受到的水平作用力为N。
（题型二）
3．两个相同的物块Ａ、Ｂ叠放在一起，受10N的水平推力Ｆ１作用，在水平地面上一起做匀速直线运动（图甲），那么物块Ｂ受到的摩擦力为_________N．若将物块Ｂ取下与物块Ａ并列，再让它们一起在地面上匀速前进（图乙），那么需要的水平推力Ｆ２为_________N．（题型二）
4．一个载重气球在空气中匀速上升时，受到的浮力为2000N，若在所载重物中再加200N的物体，这时气球就能匀速下降，假设气球上升和下降时所受的浮力和阻力大小不变，则气球的重力为_________N，受到的阻力为_________N。
（题型二）
5．下列情况中，属于一对平衡力的是（）（题型一）
A．静止在桌面上的书，书对桌面的压力和重力
B．苹果下落时所受的重力和苹果对地球的吸引力
C．沿竖直方向匀速下降的跳伞运动员，运动员与伞的总重力和空气阻力
D．在平直公路上匀速行驶的汽车的牵引力和重力
6．体育课上常有爬绳索和爬滑杆两种运动．体重相同的小明和小华两人想比赛看谁爬杆爬的快．两人先后以相同的姿势匀速向上爬，以下说法正确的是（）（题型二）
A小华爬绳和小明爬杆受到的摩擦力一样大
B小华爬绳受到的摩擦力的方向是竖直向下
C若小华和小明爬杆和爬绳的速度不一样，则速度大的人受到的摩擦力要大些
D小明爬绳时自身的重力和手对绳的拉力是一对平衡力
7．关于平衡力，下列说法正确的是（）（题型一）
A．物体在平衡力作用下一定保持静止状态
B．作用在物体上的两个力三要素完全相同，这两个力一定是平衡力
C．物体受到重力和拉力的作用这两个力方向相反，它们一定是平衡力
D．运动的物体在平衡力作用下，一定保持匀速直线运动状态
8．一个物体受到10N的一对平衡力的作用而作匀速直线运动，如果这时这对平衡力同时突然增大到40N，则物体（）（题型二）
A．速度增大B．按增大后的速度作匀速直线运动
C．仍按原来的速度作匀速直线运动D．作变速运动
9．在光滑水平面上叠放着甲、乙两物体，如图10-16所示，甲物体用细线拴在左边竖直墙上，现用力把乙物体从右端匀速拉出来，所用力F=15N，则甲、乙两物体受到的摩擦力是（）（题型二）
A．f甲=f乙=15N，f甲向右，f乙向左
B．f甲=f乙=15N，f甲向左，f乙向右
C．f甲=f乙=15N，方向都向左
D．f甲=0，f乙=15N方向向左
10．下图是某同学所画的物体在四种情况下所受力的示意图，其中正确的是
A．水平面上匀速前进的箱子B．一对平衡力在水平方向所受到的力
C．在水中下沉的物体所受到的力D．浮在水面上的木块所受到的力
11．图10-17中物体重20N，在10N水平拉力作用下沿地面向右做匀速直线运动，画出物体受力示意图。
12．在使用弹簧测力计测量物体的重力时，要求弹簧测力计和被测物体保持静止或保持匀速直线运动状态，为什么？
13．小刚自制了一个泡沫救生圈。
其质量为8kg，体积为0.06m3。
求：
①救生圈漂浮在水面上时，它所受的浮力为多大？
②当小刚躺到救生圈上面时，救生圈刚好完全浸没在水中，则小刚的重力是多少？
（g＝10N/kg）
参考答案
基础知识训练
1．G和N
2．匀速直线拉力二力平衡摩擦力
3．12001200竖直向上1200
4．D
5．B
6．C
7．B析：
由物体的运动状态可知，物体所受的力肯定是平衡力。
在竖直方向上除受向下的重力外，还受到墙壁阻碍其下滑的、方向向上的摩擦力，且两者大小相等
8．D析：
因为汽车静止不动，受到的力必然平衡，其中：
重力和支持力平衡，推力和静摩擦力平衡
综合提高训练
1．12析：
做匀速直线运动时，摩擦力f=12N，当拉力增大到20N时，木块受到的摩擦力的大小和方向均不变。
2．00
3．010析：
甲图中，B在做匀速直线运动，所以B在水平方向上的力互相平衡，因而B受到的摩擦力是不存在的。
F1=f（地面对A的摩擦力）。
乙图中，F2=fˊ（地面A、B的摩擦力，因为两图中对地面的压力及接触面的粗糙程度均相同，所以fˊ=f，则F2=F1=10N
4．1900100析：
设气球的重力为G，阻力为f，浮力为F浮。
气球匀速上升时，F浮-f=G①气球匀速下降时，F浮+f=G+200N②由①、②式可求得f=100N，G=1900N
5．C
6．A
7．D
8．C
9．A
10．B
11．物体共受到四个力的作用：
重力G、支持力N、拉力F和摩擦力f，其中G和N是一对平衡力，F和f是一对平衡力。
受力示意图如右图所示
12．只有当弹簧测力计和物体处于静止或匀速直线运动状态时由二力平衡以及相互作用规律，可准确得到物体重力的大小
13．①救生圈漂浮时，它所受的浮力与重力是一对平衡力，大小相等，即F浮=G圈=mg=8kg×10N/kg=80N。
②救生圈全部浸没水中时，受到的浮力Fˊ浮=ρ水gV圈=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m3=600N。
因为G小刚+G圈=Fˊ浮，所以G小刚=600N-80N=520N
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