第三节力的平衡
知识要点基础练
知识点1 平衡力
1.下列运动过程中,处于平衡状态的物体是( D )
A.在空中自由下落的苹果
B.在圆形跑道上匀速跑步的运动员
C.竖直向上抛出的石子
D.沿笔直斜坡匀速上行的汽车
知识点2 二力平衡及其条件
2.下列物体受力示意图中,处于二力平衡的物体是( D )
3.小华在探究“二力平衡的条件”时,先后进行了如图甲、乙所示的实验,他将图乙中的纸片旋转了一定角度是想探究二力平衡时两个力( A )
A.是否作用在同一直线上
B.是否作用在同一物体上
C.方向是否相反
D.大小是否相等
知识点3 物体在平衡力作用下如何运动
4.受平衡力作用的某运动物体,下列图像中能正确反映其运动情况的是( B )
5.在小车的连杆顶端用细线悬挂一小球M,小车连同小球M沿着斜面向下做匀速直线运动( 忽略空气阻力 )。
以下四幅图能正确描述该运动过程的是( A )
综合能力提升练
6.起重机的钢丝绳吊着一个重物,当物体静止在半空中时,钢丝绳对重物的拉力为5×103 N;当物体以0.5 m/s的速度匀速上升时,钢丝绳对重物的拉力等于5×103N;当物体以1 m/s 的速度匀速下降时,钢丝绳对重物的拉力等于5×103N( 均选填“大于”“等于”或“小于” )。
7.一只静止在树枝上的布谷鸟,它受到的力是( 选填“是”或“不是” )平衡力;若布谷鸟的质量为0.1 kg,则树枝对它的支持力是 1 N( g=10 N/kg )。
8.高达9.5 m的孔子像矗立在天安门以东的国家博物馆北门广场( 如图所示 ),这尊雕像是天安门的一座文化新地标。
对于静止在地面上的雕像,对雕像和地面进行受力分析, 雕像的重力和地面对雕像的支持力是一对平衡力; 雕像对地面的压力和地面对雕像的支持力是一对相互作用力。
9.如图所示,要使重为20 N的物体A保持与水平面成45°角的方向匀速直线运动,应对物体施加20 N的力,此力的方向是竖直向上。
10.如图甲所示,放在水平地面上的物体受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t 的关系和物体运动速度v与时间t的关系如图乙、丙所示。
由图像可知,当t=1 s时,物体受到的推力F等于( 选填“大于”“等于”或“小于” )物体受到的摩擦力;当t=3 s 时,物体受到的摩擦力为 4 N。
11.狗拉着雪橇沿水平冰面做直线运动。
先以速度v做匀速运动,雪橇受到的水平拉力为F1,后以速度2v做匀速运动,雪橇受到的水平拉力为F2,则( B )
A.F2<F1
B.F2=F1
C.F2=2F1
D.F2>2F1
12.如图所示,一只丹顶鹤正沿直线朝斜向下的方向匀速滑翔,此过程中空气对它的作用力的方向( C )
A.与运动方向相同
B.与运动方向相反
C.竖直向上
D.竖直向下
13.如图所示,一个重10 N的物体在竖直向上的大小为10 N的拉力作用下做匀速直线运动。
小红说:因为物体做匀速直线运动,且物体仅受重力和拉力的作用,所以重力和拉力是一对平衡力。
小明说:因为同一物体受到的重力和拉力大小相等、方向相反,并且作用在同一直线上,所以重力和拉力是一对平衡力。
则两人的说法( A )
A.都正确
B.只有小明正确
C.只有小红正确
D.都不正确
14.如图所示,物块静止在固定的斜面上。
此时物块的重力产生两方面的作用效果:使物块压紧斜面以及使物块有沿斜面向下滑动的趋势,因而可将物块的重力沿斜面方向和垂直斜面的方向进行分解。
实际解决问题时,就可以用这两个方向上的分力来等效替代物块的重力。
下列说法正确的是( D )
A.物块受到斜面的支持力和物块的重力是一对相互作用力
B.物块受到斜面的支持力和物块的重力沿斜面方向的分力是一对相互作用力
C.物块受到斜面的摩擦力和物块的重力是一对平衡力
D.物块受到斜面的摩擦力和物块的重力沿斜面方向的分力是一对平衡力
15.已知物体重G=10 N,现受到一个拉力F=15 N的作用静止在水平地面上,如图所示。
试画出物体所受另外两个力的示意图。
答案:如图所示
16.在“探究二力平衡的条件”活动中:
( 1 )如果物体只受到两个力的作用,且处于静止或匀速直线运动状态,说明这两个力是相互平衡的。
由此,小明提出,能否利用如图甲所示的实验装置来探究二力平衡的条件?
( 2 )小华认为,若采用小明的方案,必须测出物体所受的拉力和重力的大小来进行比较。
研究发现,在小明的方案中,只能根据相互作用的关系直接测出拉力的大小,在未知二力平衡条件的前提下,另一个力无法直接测量,所以这一方案无法实施下去;
( 3 )为此,两位同学不断改进并先后设计了三个实验方案,如图乙所示,请你判断出他们改进的先后顺序: BAC ( 用字母表示 ),这样的改进是为了减小摩擦力对实验的影响;
( 4 )如图丙是最终确认的实验方案。
此方案中,由于卡片的重力远小于钩码的重力,故卡片的重力可忽略不计。
拓展探究突破练
17.我们知道两个物体间力的作用是相互的,当把其中的一个力称为作用力时,另一个力就叫做反作用力。
牛顿第三定律告诉我们:两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。
如图是用弹簧测力计测量物体A重力大小的示意图。
当物体A 处于静止状态时,弹簧测力计的示数F'( 即弹簧所受A的拉力 )就表示物体A所受重力G 的大小,即F'=G。
请你依据牛顿第三定律和二力平衡的条件证明:F'=G。
证明:因为物体A处于静止状态,物体A在竖直方向上受到的拉力和重力是一对平衡力,所以弹簧测力计对物体的拉力等于物体所受的重力,即F=G,而弹簧测力计对物体A的拉力F与物体A对弹簧测力计的拉力F'是一对作用力与反作用力,由牛顿第三定律可知F=F',所以
F'=G。