中考物理实验11 （考点精练）二力平衡（解析版）

实验11探究二力平衡条件1．小明利用小车、钩码、较光滑的水平桌面等器材进行探究“二力平衡条件”的实验，实验装置如图所示。（1）此实验的研究对象是小车。（2）实验中选用较光滑的水平桌面的目的是减小摩擦力对实验的影响。（3）实验中保持F1和F2大小相等，方向相反，用手把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放，小车将不能在此位置平衡。这一步骤的目的是为了研究二力平衡时，两个力必须满足的条件之一是作用在同一直线上。【解答】解：（1）在探究“二力平衡条件”的实验中，研究对象是小车；（2）实验时，将小车放在光滑的水平桌面上，是为了减小摩擦力对实验的影响；（3）通过扭转小车、松手后观察小车是否平衡，探究两个平衡力是否作用在同一条直线上；故答案为：（1）小车；（2）减小摩擦力对实验的影响；（3）作用在同一直线上。2．小明利用图示器材“探究二力平衡的条件”。（1）将卡片上的两根线跨放在支架的滑轮上，并在两线端分别挂上钩码。当卡片平衡时，卡片两边所受的拉力大小相等。（2）用手旋转平衡的小卡片，松手后观察小卡片是否能保持平衡，这是为了探究使物体平衡的两个力是否在同一条直线上。（3）在卡片平衡时，用剪刀将卡片从中间剪开，并观察随之发生的现象由此可以得到二力平衡的另一条件是在同一物体上。（4）实验时选择较轻卡片的目的是减小卡片重力对实验的影响。【解答】解：（1）将卡片上的两根线跨放在支架的滑轮上，并在两线端分别挂上钩码，当卡片平衡时，钩码对小卡片的拉力大小相等；（2）用手旋转平衡的小卡片，此时两个力不在同一条直线上，松手后观察小卡片是否能保持平衡，是为了探究使物体平衡的两个力是否在同一条直线上；（3）当小卡片平衡时，用剪刀剪断小卡片，由于二力不在同一物体上，所以两侧钩码落下，说明二力平衡的又一个条件是必须在同一物体上；（4）实验中，用到了小卡片，是因为小卡片的质量很小，其重力远小于卡片受到的拉力，重力可以忽略，能减小卡片重力对实验的影响。故答案为：（1）相等；（2）是否在同一条直线上；（3）在同一物体上；（4）减小卡片重力对实验的影响。3．图甲是小华“探究二力平衡条件”的实验.（1）小华将系于小卡片（重力可忽略不计）两对角的线分别跨过左右支架的滑轮上，在线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向相反，并通过改变钩码的数量来改变拉力的大小.（2）当小卡片平衡时，小华将小卡片旋转过一个角度，松手后小卡片不能（选填“能”或“不能”）平衡.设计此实验步骤的目的是为了探究不在同一直线上的两个力能否平衡.（3）在探究同一问题时，小华还设计了如图乙所示的实验装置。在实验时，甲、乙装置相比，甲（选填“甲”或“乙”）更好些，其主要原因是减小摩擦力对实验的影响.【解答】解：（1）要使两个力平衡，力的方向应相反，实验中通过调整钩码的数量来改变拉力的大小；（2）小华将小卡片转过一个角度，两个力不在同一直线上，卡片不能平衡，设计此实验步骤的目的是为了探究不在同一直线上的两个力能否平衡；（3）甲、乙装置相比，甲更好些，因为甲图可减小摩擦力对实验的影响；故答案为：（1）相反；钩码的数量；（2）不能；不在同一直线上的；（3）甲；减小摩擦力对实验的影响。4．某物理学习小组在“探究二力平衡的条件”实验时，自制了一套如图所示的实验装置，将系于小卡片两对角的细线；分别跨过左右支架上的定滑轮。（1）本实验选取小卡片做为研究对象的理由是：忽略小卡片的重力对实验结果的影响。（2）在细线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向相反（选填“相同”或者“相反”），并通过调整钩码的数量来改变两端拉力的大小。（3）若要探究不在同一直线的的两个力能否平衡，应该将图中的卡片旋转一定角度（选填“翻转”或“旋转”），观察卡片能否平衡。（4）若在实验前左右两个定滑轮没有放在同一高度（不计摩擦），并观察随之发生的现象，这样不会（选填“会”或“不会”）对实验探究造成影响。【解答】解：（1）实验中选择小卡片，小卡片的重力很小，可以忽略小卡片的重力对实验结果的影响；（2）小卡片两端通过滑轮各挂一个钩码，两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，钩码的数量越多，拉力就越大；（3）为观察不在同一直线上的两个力是否能平衡，可用手将卡片旋转一定角度，并保持两个拉力方向相反，松开手后观察小卡片能否平衡；（4）用定滑轮改变力的方向；因为左右两侧各通过一个定滑轮，定滑轮的位置虽然不等高，但是当两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一个物体上时，小卡片还是处于静止状态，照样能完成实验。故答案为：（1）忽略小卡片的重力对实验结果的影响；（2）相反；大小；（3）旋转；（4）不会。5．小强和小红利用图甲所示的装置探究二力平衡条件。他们实验时发现，当分别往左、右两盘放入质量相等的钩码时，木块A处于静止状态，若再往右盘中增加一个钩码后，木块A仍处于静止状态；经过思考，小强用小车B替换了木块A再进行实验，如图乙所示；同时，小红用硬纸板C替换了木块A再进行实验，如图丙所示。（1）关于他们的改进方案：用小车B及硬纸板C替换木块A，是为了A。A．减少摩擦力对实验结果的影响B．小卡片是比较容易获取的材料C．容易让小卡片在水平方向上保持平衡D．小卡片容易扭转（2）小红将系于小卡片（重力可忽略不计）两端的线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向相反，并通过调整钩码数量来改变拉力的大小。（3）当小卡片平衡时，小华将小卡片扭转过一个角度，松手后小卡片不能（选填“能”或“不能”）平衡，此实验说明两个力使物体平衡时，这两个力要在作用在同一直线上。【解答】解：（1）小卡片重力小，悬在空中不受摩擦力影响；小车与地面之间是滚动摩擦，摩擦较小，而木块放在水平桌面上，木块和桌面之间存在较大摩擦力，实验要受到摩擦力影响，故选A；（2）在线的两端挂上钩码的作用是使两个拉力的方向相反，可通过调整钩码的数量来改变拉力的大小；（3）小华将小卡片扭转一个角度，两个拉力不在同一直线上，则松手后小卡片不能平衡，设计此实验步骤的目的是为了说明：二力平衡的条件之一作用在同一直线上。故答案为：（1）A；（2）相反；钩码数量；（3）不能；作用在同一条直线上。6．如图甲所示是小军同学探究二力平衡条件时的实验情景。（1）小军将系于小卡片（重力可忽略不计）两端的线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向，并通过调整钩码个数来改变拉力的大小。（2）当小卡片平衡时，小军将小卡片转过一个角度，松手后小卡片不能（能/不能）平衡，设计此实验步骤的目的是为了探究不在同一直线上两个力能否平衡。（3）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在图甲所示情况下，小军下一步的操作是将卡片剪为两半。（4）小高同学也对同一问题进行了探究，但他在左右支架上装配两个滑轮时没有安装成相同高度（如图乙所示），你认为能否用小高的装置进行实验能（选填“能”或“不能”）。（5）在探究同一问题时，小明将木块放在水平桌面上，设计了如图丙所示的实验，同学们认为小军的实验优于小明的实验。其主要原因是减少摩擦力对实验结果的影响。【解答】解：（1）小卡片两端通过滑轮各挂一个钩码，两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，钩码的数量越多，拉力就越大，即通过调整钩码数目可改变拉力的大小；（2）小卡片转过一个角度，小卡片两端的拉力就不在一条直线上，纸片就会转动，说明了不在同一直线上的两个力不能平衡；设计此实验步骤的目的是为了探究不在同一直线上两个力能否平衡；（3）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在图甲所示情况下，把小卡片一剪为二，变为两个卡片，观察两个小卡片是否处于静止状态；（4）因为左右两侧各通过一个定滑轮，定滑轮的位置虽然不等高，但是当两个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上，作用在同一个物体上时，小卡片还是处于静止状态，照样能完成实验；（5）小华的实验优于小明的实验的原因是：在小明的实验中，木块与桌面间的摩擦力会对实验结果产生影响；而小华的实验中，纸片被悬挂，就消除了摩擦力对实验的干扰。故答案为：（1）钩码个数；（2）不能；在同一条直线上；（3）将卡片剪为两半；（4）能；（5）减少摩擦力对实验结果的影响。7．在“探究二力平衡条件”的实验中：（1）两位同学分别选择木片和纸片进行实验，效果如图甲：正确的选择是用b（选填“a”或“b”）图装置完成实验，理由是纸片的重力可以忽略不计。（2）探究活动中还要求要把小卡片转过一个角度，然后再松手。这样做的目的是用于探究不在同一条直线上的两个力是否可以平衡。当小卡片平衡时，用剪刀剪断小卡片，发现小卡片不能保持平衡，这一步骤说明二力平衡时，要满足二个力作用在同一个物体上的条件。（3）在探究二力平衡条件时，小明设计了如图乙所示的实验，他将一木块放在水平桌面上，往左盘和右盘同时加入一个质量相等砝码时，木块处于静止状态。小明再将右盘中的砝码换成一个质量更大的砝码时，发现木块仍然处于静止状态，出现这种现象的原因是木块受到向左的摩擦力，此时静止木块在水平方向受到的力平衡（选填“平衡”或“不平衡”）。【解答】解：（1）由于木片的重力较大，会影响实验效果，纸片的重力可以忽略不计，所以应选择纸片进行实验；（2）将小卡片转过一个角度，两个拉力不在同一直线上，松手后纸片不能平衡，说明两个力必须满足同一直线的条件；将小卡片从中间剪断，这两个拉力不在同一物体上，此时物体不能保持平衡，说明二力平衡的两个力需要满足作用在同一物体上；（3）当向左盘和右盘同时加入一个相等质量的砝码时，木块处于静止状态，此时木块在水平方向受到两个力的作用，把右盘中的砝码换成一个质量较大的砝码时，木块受到向右的拉力大于向左的拉力，木块有向右运动的趋势，桌面给木块一个向左的摩擦力，此时木块处于静止状态，受平衡力作用。故答案为：（1）b；纸片的重力可以忽略不计；（2）不在同一条直线上；作用在同一个物体上；（3）木块受到向左的摩擦力；平衡。8．如图甲所示是小明用来“探究二力平衡的条件”的实验装置．（1）实验中选择轻质卡片的目的是消除或忽略卡片重力对实验的影响；（2）实验过程中，小明用手将卡片转过一定角度，然后由静止释放卡片，根据B（选填字母代号）状态，说明这两个拉力不是一对平衡力；A．松手前卡片静止B．松手瞬间卡片旋转C．松手后卡片达到静止（3）卡片平衡时，用剪刀将卡片从中间剪开，并观察随之发生的现象，由此可以得到二力平衡的另一条件是作用在同一个物体上；（4）在“探究二力平衡的条件”时．小明设计了如图乙所示的实验方案，同学们一致认为前者的实验方案优于后者，其主要原因是D（选填字母代号）．A．小卡片是比较容易获取的材料B．容易让小卡片在水平方向上保持平衡C．小卡片容易扭转D．减少了摩擦力对实验结果的影响【解答】解：（1）卡片的重力相对于钩码不大，因为卡片的重力远小于钩码的拉力，所以卡片的重力可忽略不计，对实验影响不大，故选择轻质卡片的目的是消除或忽略卡片重力对实验的影响；（2）该同学把卡片转过一个角度，则小卡片受到的两个力就不在同一直线上，因此小卡片此时不能保持平衡，然后由静止释放卡片，松手瞬间卡片旋转所以说明了不在同一直线上的两个力不能平衡，故选B；（3）当小卡片平衡时，用剪刀迅速剪断小卡片，由于二力不在同一物体上，所以两侧钩码落下，说明二力平衡的又一个条件是必须在同一物体上；（4）甲实验用的小卡片重力小，悬在空中时绳子与滑轮间的摩擦力较小；乙实验用的木块放在水平桌面上，木块和桌面之间的摩擦力较大，摩擦力对实验结果的影响较大；所以，甲的实验优于乙的实验，其主要原因是减小了摩擦力对实验结果的影响，故选D．故答案为：（1）消除或忽略卡片重力对实验的影响；（2）B；（3）作用在同一个物体上；（4）D．9．在探究“二力平衡的条件”的实验中，甲、乙两位同学采用的实验装置分别如图甲、乙所示。（1）甲同学在探究过程中左、右两个小盘内各放一个50g的砝码，这是用于探究两个力的大小和方向对物体平衡的影响。接着，他在右边小盘内又加入一个5g的小砝码，发现小木块仍然静止，其原因是：小木块在水平方向上除了受到左右两细线拉力外，还受到摩擦力，此时小木块水平方向上受到的力平衡（选填“平衡”或“不平衡”）；（2）乙同学的实验装置中采用轻小卡片的目的是减小其重力对实验的影响，在卡片平衡时，用剪刀将卡片从中间剪开，并观察随之发生的现象。由此可以得到二力平衡的一个条件是：相互平衡的两个力作用在同一个物体上；（3）在装置乙中，将卡片旋转一定角度（如图丙所示），松手后，发现卡片旋转后又恢复原状。这说明两个力必须作用在同一条直线上，物体才能平衡。为了验证上述结论，能否采用“将卡片往下拉过一定距离（如图丁所示）”的操作方式，请判断并说明判断理由：不能，因为没有控制两个力的方向相反。【解答】解：（1）两个砝码质量相等挂在左右两边，所以拉力也相等，方向相反，这是探究两个力的大小及方向对物体的平衡是否产生影响；在右边小盘内又加入一个5g的小砝码后，此时木块受到右边的拉力大于左边的拉力，此时木块相对于桌面有向右运动的趋势，因此桌面对木块产生了一个摩擦力，这个摩擦力对实验造成了影响；木块处于静止状态，说明小木块水平