专题突破九：二力平衡【解析版】

目录TOC\o"1-1"\h\u一．二力平衡的概念（共3小题） 1二．平衡状态的判断（共3小题） 2三．平衡力与相互作用力的辨别（共6小题） 4四．二力平衡条件的应用（共5小题） 7五．探究二力平衡的条件（共3小题） 9一．二力平衡的概念（共3小题）1．（2019秋•浦东新区期末）小张同学做“探究二力平衡的条件”实验时，他应选择在较光滑的水平桌面进行（选填“粗糙”或“光滑”），并保持物体处于静止状态或匀速直线运动状态。如图所示是他在实验过程中的某个情景，该情景中物体受到的两个水平拉力不平衡（选填“平衡”或“不平衡”），说明小张当时是在探究相互平衡的两个力的大小关系。【解答】解：做“探究二力平衡的条件”实验时，为了减小摩擦力对实验结果的影响，应选用较光滑的平面。实验中，要使物体处于静止状态或匀速直线运动状态，此时的拉力等于摩擦力；由图可知，两个力不相同，故物体受到的两个水平拉力不平衡；说明小张当时是在探究相互平衡的两个力的大小关系。故答案为：光滑；静止；不平衡；大小。2．（2021秋•杨浦区期末）如图（a）、（b）所示，某小组同学以硬纸板（选填“硬纸板”或“弹簧测力计”）为研究对象，利用弹簧测力计、细线等器材进行实验，该小组同学是在做“探究二力平衡”实验。按图（a）所示进行实验操作时，应在硬纸板处于静止状态下读取测力计的示数；按图（b）所示进行实验操作时，松手后硬纸板不能（选填“能”或“不能”）平衡。这是在探究相互平衡的两个力作用线的关系。【解答】解：图示实验中，两个弹簧测力计同时作用在硬纸板上，以探究硬纸板同时受到两个力作用处于平衡状态时，两个力的特点，所以应以硬纸板作为研究对象，要探究的是二力平衡的条件；要探究二力平衡的条件，应让纸板处于平衡状态，图示实验中，让硬纸板静止，会更便于操作；图示中的（b）操作，松手后，硬纸板不能处于平衡状态，因为这时所受的两个拉力不在同一直线上，所以这是探究两个平衡力的作用线的关系。故答案为：硬纸板；二力平衡；静止；不能；作用线。3．（2021秋•长宁区校级期末）在“探究二力平衡的条件”实验中，小王同学用如图（a）所示的装置，探究当物体甲受到水平方向两个力的作用而处于静止或匀速直线运动状态时，这两个力的大小和方向关系，此时测力计的示数为2牛；若甲物体在这两个力作用下向右做匀速直线运动，这时向右的拉力等于向左的拉力（选填“大于”、“等于”或“小于”）。按照图（b）进行操作时，应观察放手后（选填“前”或“后”），硬纸板乙是否能保持静止状态。【解答】解：（1）此实验是探究当小车只受两个力作用而处于静止状态时，这两个力大小和方向的关系；弹簧测力计0～2.5N间有5个格，每一小格是0.5N，读数为2N；（2）由图中可知，将乙转动到如图所示位置，此时力的大小相等、方向相反、作用在同一个物体上，但不在同一直线上，应观察放手后，物体乙会发生转动，不能保持静止状态。故答案为：静止；匀速直线运动状态；方向；2；等于；后；静止。二．平衡状态的判断（共3小题）4．（2022春•长宁区校级期末）下列四个事例中，物体处于平衡状态的是（）①大疆无人机在空中悬停。②神舟十四号加速升空。③“蛟龙号”载人潜水器减速下潜。④C919大飞机在空中进行匀速飞行实验。A．① B．②③ C．①④ D．①②③④【解答】解：①大疆无人机在空中悬停，受力平衡，处于平衡状态。②神舟十四号加速升空，速度大小在改变，处于非平衡状态。③“蛟龙号”载人潜水器减速下潜，速度大小在改变，处于非平衡状态。④C919大飞机在空中进行匀速飞行实验，但不一定是直线运动，所以不一定是平衡状态。综上分析可知，物体处于平衡状态的是①。故选：A。5．（2021春•崇明区校级期中）如图所示，静止在水平地面上的书包重150牛。小丽用80牛的力竖直向上提书包，但没有提起，则书包受到地面的支持力为70牛，书包处于平衡状态（选填“平衡”或“不平衡”）。【解答】解：重为150N的书包静止在水平地面上，用80N的力竖直向上提，由于向上提的力小于重力，所以书包仍静止在地面上，处于平衡状态，书包处于平衡状态。书包受到竖直向下的重力、竖直向上的提力、地面竖直向上的支持力作用，则书包受到地面的支持力为150N﹣80N＝70N。故答案为：70；平衡。6．（2020秋•浦东新区期末）学习物体的平衡条件时，小明同学提出了下列疑问：只受一个力作用的物体能保持平衡状态吗？只受两个力作用的物体一定保持平衡状态吗？物体处于平衡状态时一定只受两个力作用吗？为此他做了如图所示的实验，研究物体处于平衡状态时的受力情况。当他将一小球用一根细线悬挂起来，如图（a）所示，剪断细线后小球落下，如图（b）所示。当他又将一小球用两根细线悬挂起来，如图（c）所示，剪断其中的一根细线，小球发生摆动，如图（d）所示。通过实验，疑问都得到了解决。根据实验现象及相关条件，小明归纳得出的初步结论：（1）由图（a）和（b）可知：只受一个力作用的物体不能（选填“能”或“不能”）保持平衡状态。（2）由图（a）和（d）可知：处于平衡状态的两个力一定在同一直线上。（3）由图（a）和（c）可知：物体处于平衡状态时不一定只受两个力作用。【解答】解：（a）小球受到拉力和重力作用，小球在两个力作用下处于静止状态，小球处于平衡状态。（b）只受重力作用，小球向下运动，小球处于非平衡状态。（c）小球受到两个拉力和重力作用，小球在三个力作用下处于静止状态，小球处于平衡状态。（d）小球在（c）状态，剪断一根线，去掉一个力，小球受到的力不在同一条直线上，小球会摆动，说明两个力不在同一条直线上，小球处于非平衡状态。由此可知：由图（a）和（b）可知：只受一个力作用的物体不能保持平衡状态；由图（a）和（d）可知：处于平衡状态的两个力一定在同一直线上。由图（a）和（c）可知：物体处于平衡状态时不一定只受两个力作用；故答案为：（1）不能；（2）处于平衡状态的两个力一定在同一直线上；（3）物体处于平衡状态时不一定只受两个力作用。三．平衡力与相互作用力的辨别（共6小题）7．（2021秋•杨浦区期末）关于放在水平桌面上静止的书，下列说法正确的是（）A．书对桌面的压力与桌面对书的支持力是一对平衡力 B．书对桌面的压力与地面对书的支持力是一对平衡力 C．书的重力与桌面对书的支持力是一对平衡力 D．书的重力和书对桌面的压力是一对平衡力【解答】解：A、书对桌面的压力与桌面对书的支持力，大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在不同的物体上，所以它们是一对相互作用力，故A错误；B、书对桌面的压力与地面对书的支持力，二者的大小并不相等，且地面并没有力直接作用在书上，故B错误；C、书的重力与桌面对书的支持力，大小相等，方向相反，作用在一条直线上，作用在一个物体上，是一对平衡力，故C正确；D、书所受的重力与书对桌面的压力，这两个力作用在不同的物体上，方向相同，所以不是平衡力，故D错误。故选：C。8．（2021秋•奉贤区期末）如图所示，拉着木块向右做匀速直线运动的过程中，与木块所受重力平衡的力是（）A．木块受到的拉力 B．桌面对木块的支持力 C．木块受到的滑动摩擦力 D．木块对桌面的压力【解答】解：木块受到的重力与桌面对木块的支持力，二力符合二力平衡的条件，是一对平衡力，故B正确。故选：B。9．（2021秋•徐汇区校级期末）如图所示，利用弹簧测力计沿水平方向拉动木块在水平桌面上运动，下列选项中一定是平衡力的是（）A．木块受到的摩擦力与木块对弹簧测力计的拉力 B．木块受到的摩擦力与弹簧测力计对木块的拉力 C．木块对桌面的压力与桌面对木块的支持力 D．木块所受到的重力与桌面对木块的支持力【解答】解：A、木块受到的摩擦力与木块对弹簧测力计的拉力，不是作用在同一物体上，不是一对平衡力，故A错误；B、题中没说木块做匀速直线运动，弹簧测力计的示数不一定等于滑动摩擦力的大小，不一定是一对平衡力，故B错误；C、木块对桌面的压力与桌面对木块的支持力没有作用在同一物体上，不是一对平衡力，故C错误；D、木块受到的重力与桌面对木块的支持力，大小相等、方向相反、作用在同一物体上、作用在同一直线上，是一对平衡力，故D正确。故选：D。10．（2020秋•徐汇区校级期末）茶杯静止在水平桌面上，以下属于一对平衡力的是（）A．茶杯受到的重力与茶杯对桌面的压力 B．桌子受到的重力与地面对桌子的支持力 C．茶杯对桌面的压力与桌面对茶杯的支持力 D．茶杯受到的重力与桌面对茶杯的支持力【解答】解：A、茶杯受到的重力与茶杯对桌面的压力，二力的方向相同，所以二力不是平衡力，故A错误；B、桌子受到的重力与地面对桌子的支持力，大小不等，所以二力不是一对平衡力，故B错误；C、茶杯对桌面的压力与桌面对茶杯的支持力是作用在不同物体上的两个力，所以二力不是平衡力，故C错误；D、茶杯静止在水平桌面上，处于平衡状态，茶杯受到的重力与桌面对茶杯的支持力是一对平衡力，故D正确。故选：D。11．（2021春•嘉定区期末）如图所示，小红提着包站在水平地面上，下列各对力中属于平衡力的是（）A．手对包的拉力与包对手的拉力 B．小红所受的重力与包对手的拉力 C．手对包的拉力与包所受的重力 D．包所受的重力与地面对小红的支持力【解答】解：A、手对包的拉力与包对手的拉力，作用在两个不同的物体上，它们不是一对平衡力，是一对相互作用力，故A错误；B、小红和包的总重力与包对手的拉力大小不相等，它们不是一对平衡力，故B错误；C、手对包的拉力与包的重力，大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上，它们是一对平衡力，故C正确；D、包的重力与地面对小红的支持力，作用在不同的物体上，它们不是一对平衡力，故D错误；故选：C。12．（2012秋•上海校级月考）如图所示，重物所受到的重力和塑料板对它的支持力是一对平衡力；当塑料板上压的重物越重，塑料板的弯曲程度越大，重物所受到的支持力越大。【解答】解：重物受到的重力与塑料板对它的支持力，此时物体处于静止状态，因此，所受到这两个力是一对平衡力。当重力增加时，在方向和作用点都不变的情况下，力越大，力的作用效果越明显，即塑料板的弯曲程度越大。由于在水平面上支持力与重力始终是一对平衡力，所以支持力会随着重力的增大而增大。故答案为：平衡力；越大；越大四．二力平衡条件的应用（共5小题）13．（2022•金山区二模）用弹簧测力计沿竖直方向两次拉动重为G的物体，两次运动的s﹣t图像如图所示，对应的测力计示数和速度分别为F1、v1和F2、v2，则（）A．v1＜v2，F1＜F2 B．v1＜v2，F1＝F2 C．v1＞v2，F1＞F2 D．v1＞v2，F1＝F2【解答】解：（1）根据s﹣t图，在相同时间内，1通过的路程较长，则v1＞v2；（2）两次竖直提重为G的物体，根据F拉＝G物可得，F1＝G物，F2＝G物，即：F1＝F2，故选：D。14．（2022•徐汇区模拟）质量相同的甲、乙两物体分别在竖直拉力作用下，竖直向上做匀速直线运动，它们的s﹣t图像如图（a）（b）所示，若甲、乙两物体的速度分别为v甲、v乙，所受的拉力分别为F甲、F乙，则（）A．v甲＞v乙，F甲一定大于F乙 B．v甲＞v乙，F甲一定等于F乙 C．v甲＞v乙，F甲可能等于F乙 D．v甲＝v乙，F甲可能等于F乙【解答】解：由图（a）可知甲物体在6s内运动的路程是2.4m，图（b）中乙物体在6s内运动的路程是0.3m，由可知甲的速度较大，即v甲＞v乙，甲、乙两物体均做匀速直线运动，受到平衡力的作用，受到的重力与拉力大小相等，甲、乙两物体质量相同，则重力相等，所以甲受到的拉力等于乙受到的拉力。故选：B。15．（2021春•崇明区校级期中）用手握住一个瓶子，瓶子不会掉下来的原因是（）A．手握瓶子的压力等于瓶子所受的重力 B．手握瓶子的压力大于瓶子所受的重力 C．手对瓶子的摩擦力等于瓶子所受重力 D．手对瓶子的摩擦力大于瓶子所受重力【解答】解：A、重力在竖直方向上，而握力在水平方向，二者不是平衡力，不能判断力的大小，故A错误；B、压力与重力无关，无法比较大小关系，故B错误；CD、因为瓶子静止，所以它受到的是平衡力的作用，此时摩擦力与重力平衡，手对瓶子的摩擦力等于瓶子所受重力，故C正确，D错误。故选：C。16．（2021秋•奉贤区期末）某同学用绳系住重力为2牛的物体使其沿竖直方向缓慢地做匀速直线运动。若不计空气阻力，第一次拉着物体以速度v1匀速上升时，绳对物体的拉力为2牛，第二次拉着此物体以速度v2匀速下降，若v1＜v2，则绳对物体的拉力等于（选填“大于”或“小于”或“等于”）2牛，方向为竖直向上。【解答】解：当绳拉着它匀速上升时，物体处于平衡状态，绳对物体的拉力和物体受到的重力是一对平衡力，大小相等，方向相反，所以绳子对物体的拉力等于2N；第二次拉着此物体匀速下降时，物体处于平衡状态，绳对物体的拉力和物体受到的重力仍是一对平衡力，大小相等，方向相反，则绳对物体的拉力等于2N，绳对物体的拉力方向与重力方向相反，竖直向上。故答案为：2；等于；竖直向上。17．（2020秋•杨浦区校级期末）一个载重气球在空中受到2000牛的浮力时匀速竖直上升，若在所载重物中再加20千克的物体，该气球就能匀速竖直下降。设气球上升和下降时受到的浮力和空气阻力大小均不变，求：气球受到的重力和空气阻力分别是多少？【解答】解：上升时，气球所受摩擦力方向向下，与重力方向相同。所以G+f＝F浮代入数据得：G+f＝2000N①下降时，气球所受摩擦力方向向上，与浮力方向相同。所以G+mg＝f+F浮代入数据得：G+20kg×10N/kg＝f+2000N②①②两式联立求解得：G＝1900Nf＝100N答：气球受到的重力为1900N，气球受到的空气阻力为100N。五．探究二力平衡的条件（共3小题）18．（2021春•杨浦区期末）图是“探究二力平衡的条件”的实验过程。实验前，应完成弹簧测力计的调零操作；如图（a）所示，此时木板处于静止状态。如图（b）所示，物体静止时，测力计的示数为2.4牛；若物体以大小为1米/秒的速度竖直向下匀速运动时，测力计的示数不变（选填“变大”“变小”或“不变”）。【解答】解：因为实验中要用弹簧测力计沿水平方向拉木块做匀速直线运动，所以实验前应把弹簧测力计在水平方向上调零；图（a）中木板受到这两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，这两个力是平衡力，处于静止状态；图（b）中弹簧测力计的分度值是0.2N，弹簧测力计的示数是2.4N；若物体以大小为1米/秒的速度竖直向下匀速运动时，处于平衡状态，弹簧测力计的拉力和重力是平衡力，重力不变，测力计的示数不变。故答案为：调零；静止；2.4；不变。19．（2020秋•奉贤区期末）在图1中，弹簧测力计的量程为0～5牛，读数为3.2牛。如图2所示是“探究二力平衡的条件”，（a）、（b）所示的实验过程说明所探究的两个力需作用在同一条直线上，物体才能平衡