3.5.1二力平衡一、單選題1．下列不屬于二力平衡條件的是（）A．作用在同一物體上 B．大小相等 C．方向相同 D．在同一直線上【答案】C【解析】作用在一個物體上的兩個力，必須大小相等、方向相反，作用在一條直線上，這兩個力才是一對平衡力。故方向相同不是二力平衡的條件。故選C。2．如圖所示是輕質物體的受力示意圖，其中能使物體處于平衡狀態(tài)的是（）A． B．C． D．【答案】D【解析】物體受到平衡力的作用時處于平衡狀態(tài)，要求二力共線、作用在同一物體上，方向相反且大小相等；故D符合題意。故選D。3．一臺筆記本電腦平放在水平桌面上，下列說法正確的是（）A．筆記本只有靜止時受到的力才是平衡力B．桌子對地面的壓力與地面對桌子的支持力是一對平衡力C．筆記本電腦的重力與桌面對筆記本電腦的支持力是一對平衡力D．如果筆記本受到的拉力和重力大小相等，這兩個力一定平衡【答案】C【解析】A．筆記本處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)，都受到平衡力，故A錯誤；B．桌子對地面的壓力與地面對桌子的支持力，作用在不同的物體上，不是平衡力，故B錯誤；C．筆記本電腦的重力與桌面對筆記本電腦的支持力，兩個力大小相等、方向相反、作用在同一直線，作用在同一個物體上，是一對平衡力，故C正確；D．如果筆記本受到水平方向的拉力和重力大小相等，這兩個力的方向不是相反的，不是平衡力，故D錯誤。故選C。4．起重機以1m/s的速度勻速吊起一個重物,鋼絲繩的拉力是6000N.若起重機改用2m/s的速度吊著同一重物勻速下降,鋼絲繩的拉力是()A．一定等于6000N B．一定小于6000NC．3000N D．小于3000N【答案】A【解析】物體做勻速直線運動,不論速度大小如何,總是受平衡力作用或不受力的作用,根據(jù)題意重物受重力和鋼絲繩拉力,二者是一對平衡力.故選A5．如圖所示，物體掛在彈簧測力計上，處于靜止狀態(tài)。下列說法正確的是（）A．彈簧測力計對物體的拉力與物體對彈簧測力計的拉力是一對平衡力B．物體受到的重力與物體對彈簧測力計的拉力是一對相互作用力C．物體受到的拉力與物體受到的重力是一對平衡力D．彈簧測力計對物體的拉力大于物體受到的重力【答案】C【解析】A．彈簧測力計對物體的拉力與物體對彈簧測力計的拉力大小相等，方向相反，作用到兩個物體上，并且作用在同一直線上，是一對相互作用力，故A項錯誤；B．物體受到的重力與物體對彈簧的拉力大小相等，方向相同，不是一對相互作用力，故B項錯誤；C．物體受到的拉力與物體受到的重力，二者大小相等、方向相反，并且作用在同一直線上，作用在同一物體上，是一對平衡力，故C項正確；D．處于靜止狀態(tài)時，受平衡力作用，彈簧對物體的拉力等于物體受到的重力，故D項錯誤。故選C。6．小紅同學用如圖所示的裝置“探究二力平衡的條件”，不考慮兩邊細繩的重力對實驗的影響。關于這個實驗，下列描述正確的是（）A．實驗時應盡可能把小車放在粗糙的水平桌面上進行實驗B．只有小車處于靜止狀態(tài)時，小車才受到平衡力的作用C．兩個相同托盤里所放砝碼應盡可能選質量較大的D．將小車扭轉一個角度后松手，是為了探究不在同一物體上的兩個力是否能平衡【答案】C【解析】A．“探究二力平衡條件”這個實驗很重要的一點就是盡量減少物體受到的摩擦力對實驗的影響，所以水平面越光滑越好，故A錯誤；B．靜止的物體和勻速直線運動的物體都稱為物體處于平衡狀態(tài)，受平衡力作用，故B錯誤；C．小車在桌面上可能會受到摩擦力的作用，實驗中為了減小摩擦力對實驗的影響，繩子對小車的拉力不能過小，繩子的拉力等于砝碼的重力，所以砝碼的質量不能過小，故C正確；D．將小車扭轉一個角度，兩個力不在同一直線上，二力不平衡，故松手后，小車將轉動，不能保持平衡，設計此實驗的目的是為了探究不在同一直線上的兩個力是否平衡，故D錯誤。故選C。7．2021年4月19日，“機智號”電動直升機在火星地表首飛成功，如圖所示。在勻速上升、空中懸停、勻速下降階段，“機智號”旋翼受到的升力分別為F1、F2、F3，不計機身受到的火星氣體阻力，則（）A．F1>F2>F3 B．F1＜F2＜F3 C．F1=F3>F2 D．F1=F2=F3【答案】D【解析】直升機在勻速上升、空中懸停、勻速下降階段，都處于平衡狀態(tài)，其受到的升力都和重力相互平衡，則F1=F2=F3=G故選D。8．將重為G的物體掛于測力計下，使它以大小為8m/s的速度向上做勻速直線運動，后以4m/s的速度向下做勻速直線運動，已知前后兩次測力計的示數(shù)分別為F1、F2，若不計空氣阻力，則（）A．F1可能大于G B．F2可能小于GC．F1一定大于F2 D．F1一定等于F2【答案】D【解析】物體兩次都做勻速直線運動，拉力等于重力，由于物體的重力相同，因此拉力相等，即F1=F2，故ABC不符合題意，D符合題意。故選D。9．有甲、乙兩個物體，在力的作用下做水平直線運動，其速度一時間圖像如圖所示。由圖可知，兩物體運動過程中水平方向上的受力情況是A．兩物體都受平衡力作用B．兩物體都受非平衡力作用C．甲受平衡力作用，乙受非平衡力作用D．甲受非平衡力作用，乙受平衡力作用【答案】C【解析】由圖象可知：甲在任何時間內，速度都是一定的，所以甲做的是勻速直線運動，因此受到的力是平衡力；乙的速度是隨著時間的增加而增加，所以乙做的是變速直線運動，因此受到的力是非平衡力，故選C。10．質量相同的甲、乙兩物體分別在豎直拉力作用下，豎直向上做勻速直線運動，它們的s-t圖像如圖（a）（b）所示，若甲、乙兩物體的速度分別為、，所受的拉力分別為、，則（）A．，一定大于B．，一定等于C．，可能等于D．，可能等于【答案】B【解析】讀圖可知，運動2s時間，甲通過的路程約為0.6m，乙通過的路程約為0.2m。故甲的速度大于乙的速度。兩物體質量相等，則它們的重力相等。兩物體都是在重力和豎直向上拉力的作用下勻速上升，則重力與拉力平衡，大小相等。即兩個物體受到的向上的拉力是相等的。故ACD不符合題意；B符合題意。故選B。二、填空題11．若物體在力的作用下處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)，這種狀態(tài)稱為___________，物體處于這種狀態(tài)時所受的合力為___________．【答案】

平衡狀態(tài)

0【解析】[1]物理學中將物體處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)稱之為平衡狀態(tài)；[2]由力和運動的關系可知處于平衡狀態(tài)的物體受到的合力為零．12．二力平衡的條件是：作用在_____________物體上的兩個力，當它們沿_______________,且___________、___________時，才能使物體處于平衡狀態(tài)．【答案】

同一

同一直線

大小相等

方向相反【解析】[1][2][3][4]二力平衡的條件為：作用在同一個物體上的兩個力、大小相等、方向相反、作用在同一條直線上．13．豎直向上拋出一個重為5N的球后，球又落回原處。設球在上升和下降過程中所受空氣阻力為1N，則球在上升過程中所受的合力大小為_____N；若當小球上升到最高點的瞬間，重力突然消失，則小球將處于_____狀態(tài)?！敬鸢浮?/p>

6

靜止【解析】[1]當小球上升時，阻力與重力的方向都豎直向下，合力F1=G+f=5N+1N=6N[2]小球到達最高點的瞬間，速度為零，不受空氣阻力作用，如果重力突然消失，則小球所受合力為零，處于平衡狀態(tài)，小球由于慣性要保持原來的運動狀態(tài)，因此小球將靜止不動。14．天氣熱了，不少班級開始開電扇降溫。如圖所示，為育華初二某班天花板的兩把完全相同重力為G的電扇，甲未開，天花板對吊扇的拉力為，乙開了，天花板對吊扇的拉力為。則______G，______F乙（均選填“大于、等于或小于”）【答案】

等于

大于【解析】[1][2]電風扇靜止時受到的重力和固定桿對它的拉力是一對平衡力，即拉力F甲=G，電風扇轉動時，風扇葉對空氣施加了一個向下的力，由于物體間力的作用是相互的，空氣對風扇葉施加了一個向上的反作用力，此時風扇葉受到了三個力的作用，重力G、天花板對吊扇的拉力為F乙、空氣對扇葉施加的力F′，風扇在這三個力的作用下在豎直方向上靜止，所以G=F乙+F′所以F乙＜G，所以F甲＞F乙。15．在北京某科技館內，有一個風洞實驗室。一架模型飛機定在托盤測力計上（如圖所示）。無風時，托盤測力計示數(shù)為15N；當迎面吹著飛機的風速達到20m/s時，托盤測力計的示數(shù)為8N?？梢耘卸w機受到了一個新的力，根據(jù)你的分析，飛機受到的該力的大小為_____N，方向為_____?！敬鸢浮?/p>

7

豎直向上【解析】[1][2]無風時，托盤測力計示數(shù)為15N，說明飛機受到的重力為15N，對飛機吹風時托盤測力計的示數(shù)變?yōu)?牛，示數(shù)減小，說明飛機受到了一個與重力方向相反的豎直向上的升力，升力的大小F′=G-F=15N-8N=7N16．如圖(a)、(b)所示，某小組同學以硬紙板為研究對象，利用彈簧測力計、細線等器材進行“探究______”的實驗。按照圖(a)所示進行實驗操作時，應在紙板處于______狀態(tài)下讀取測力計的示數(shù)。按圖(b)所示進行實驗操作時，放開硬紙板前，應使兩測力計的示數(shù)______。【答案】

二力平衡條件

靜止

相同【解析】[1]由實驗裝置圖可知，以硬紙板為研究對象，利用彈簧測力計、細線等器材可以探究二力平衡條件實驗。[2]按圖a所示進行實驗操作時，為了方便讀數(shù)，應在硬紙板處于靜止狀態(tài)下讀取測力計的示數(shù)。[3]按圖b所示進行實驗操作時，放開硬紙板前，應使兩測力計的示數(shù)相同，兩細線對硬紙板拉力的方向相反，放手后觀察紙板是否靜止，得出結論。17．小明在老師的指導下用小球和彈性很好的輕質橡皮筋等器材進行了如下實驗與探究：讓一系于橡皮筋一端的小球從某懸掛點O的正下方P點由靜止釋放如圖甲所示，整個下落過程中，橡皮筋所受彈力F與小球下落高度h的關系如圖乙所示；小球下落的速度v與下落高度h的關系如圖丙所示。已知該輕質橡皮筋每受到0.2N的拉力就伸長1cm，經測量小球從P點下落到A、B、C三點的距離分別為：hA＝0.4m，hB＝0.6m，hC＝0.9m。（不計空氣阻力）（1）當橡皮筋的伸長量最大時，小球的速度為______（選填“Va”、“Vb”或“0”），此時，小球處于______狀態(tài)（選填“平衡”或“非平衡”）；（2）實驗中所用小球的重力為______N?！敬鸢浮?/p>

0

非平衡

4【解析】（1）[1][2]小球下落中，當彈力大于重力后減速下落，當橡皮筋伸長量最大時，小球速度減小為0，小球受力不平衡，所以處于非平衡狀態(tài)；由于彈力大于重力，合力向上，小球會向上運動。（2）[3]由圖可知，在hB處時小球的速度是最大的，重力等于彈力；此時橡皮筋的伸長量為橡皮筋每受到0.2N的拉力就伸長1cm，則彈力為所以小球的重力為4N。18．某學習小組為了研究物體的運動狀態(tài)的變化和物體在同一直線上所受合力之間的關系。做了如圖實驗，他們先讓小車在光滑的水平桌面上向右做勻速直線運動，過程中設法用彈簧秤在水平方向上分別向左、右對小車施加拉力。拉力和小車的運動狀態(tài)分別如圖的A、B、C、D所示，請根據(jù)實驗現(xiàn)象和相關條件，歸納得出結論。（1）由A、B兩圖可知：______。（2）由C、D兩圖可知：______?！敬鸢浮?/p>

物體受平衡力作用時，運動狀態(tài)保持不變

物體受非平衡力作用時，運動狀態(tài)改變【解析】（1）[1]由圖A、B可知，物體受平衡力作用，合力為零，運動狀態(tài)不變，由此可知：當物體受平衡力作用時，物體的運動狀態(tài)不改變。（2）[2]由圖C、D可知，物體所受合力不為零時，物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化，由此可知：當物體受非平衡力作用時，物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變。三、實驗題19．小陽利用實驗探究“二力平衡條件”。(1)如圖甲所示，他在一塊長方形硬紙板的對角位置打兩個孔A和B，并在AB間畫一條直線，將兩根細線分別系在硬紙板的A、B兩個孔上。將硬紙板轉過一個角度，如圖乙所示，然后再松手。這樣做是為了探究兩個力是否作用在______（選填“同一直線上”或“同一物體上”）對硬紙板平衡的影響；(2)在圖丙所示裝置中左邊的鉤碼下邊再掛上一個鉤碼，硬紙板______（選填“能”或“不能”）平衡?！敬鸢浮?/p>

同一直線上

不能【解析】(1)[1]如圖乙所示，將硬紙板轉過一個角度，此時作用在硬紙板上的兩個力不在同一直線上，然后再松手，會觀察到硬紙板不能保持靜止。這樣做是為了探究兩個力是否作用在同一直線上對硬紙板平衡的影響。(2)[2]在圖丙所示裝置中左邊的鉤碼下邊再掛上一個鉤碼，此時硬紙板受到的兩個力大小不再相等，硬紙板不能平衡。20．如圖所示是小華同學在探究二力平衡條件時的實驗情景。（1）小華將系在小卡片（重力可忽略不計）兩端的線分別跨過左右滑輪，在線的末端處分別掛上鉤碼，此時作用在小卡片上的兩個拉力方向________，小華將小卡片轉過一個角度，松手后觀察到小卡片轉動，說明小卡片______（選填“能”或“不能”）平衡；（2）為了探究這一對平衡力大小是否相等，小華可以通過________來改變拉力的大小?！敬鸢浮?/p>

相反

不能

改變鉤碼個數(shù)【解析】（1）[1]實驗中，在線的兩端掛上鉤碼的作用是使兩個拉力的方向相反，可探究兩個力的方向對小卡片的作用情況。[2]小華將小卡片轉過一個角度，兩個拉力不在同一直線上，則松手后小卡片不能平衡。（2）[3]實驗中可通過調整鉤碼的數(shù)量，來改變拉力的大小，可以探究這一對平衡力大小是否相等。21．在“探究二力平衡條件”的實驗中，小明選擇了如圖的裝置，把小卡片兩端的細線繞過滑輪，并掛上鉤碼。（1）實驗中選擇小卡片的目的是______（填“考慮”、“不考慮”）小卡片的重力；探究兩個力大小關系時，應該觀察細線兩端所掛鉤碼的個數(shù)。（2）為了探究兩個平衡力是否在同一條直線上，進行如下操作：______（填“擠壓”、“翻轉”或“旋轉”）小卡片，松手后觀察小卡片是否平衡。（3）為了探究兩個平衡力是否作用在同一物體上，進行如下操作：先______，然后觀察小卡片是否平衡。（4）小明利用彈簧測力計代替圖中的鉤碼進行了探究，發(fā)現(xiàn)兩個力的大小還有較小的差距。你認為形成差距的原因是______?！敬鸢浮?/p>

不考慮

旋轉

剪開小卡片

見解析【解析】（1）[1]小卡片的質量很小，可以忽略不計，實驗中選擇小卡片的目的是不考慮小卡片的重力。（2）[2]為了探究兩個平衡力是否在同一條直線上，應該旋轉小卡片，使作用在卡片上的兩個力作用不在同一直線上。（3）[3]為了探究兩個平衡力是否作用在同一物體上，應將卡片對半剪開，使左右兩邊的兩個力分別作用兩個相同的卡片上，然后觀察小卡片是否平衡。（4）[4]實驗中，兩滑輪與繩子間的摩擦可能不相等，或測力計未調零，或測力計的讀數(shù)誤差影響實驗結果。22．實驗小組要探究二力平衡條件。實驗中每個鉤碼重力相同，摩擦力忽略不計。（1）如圖甲裝置，當左右兩端同時各掛兩個鉤碼時，小車靜止；當左右兩端同時取下一個鉤碼時，如圖乙，小車仍靜止；當只在右端增掛一個鉤碼時，如圖丙，小車將做變速運動，此時F5______（選填“大于”、“小于”或“等于”）F6。由此可知二力平衡的條件之一是______。（2）在圖甲實驗的基礎上，將小車扭轉一個角度，松手后，觀察小車的情況，這樣做是探究什么問題？______【答案】

小于

大小相等

探究平衡力是否在同一直線上【解析】（1）[1][2]圖甲中小車靜止，處于平衡狀態(tài)，此時F1、F2的方向相反，大小相等；圖乙小車靜止，處于平衡狀態(tài)，此時F3、F4的方向相反，大小相等；圖丙，當右端再掛上一個鉤碼時，小車做變速運動，此時F5小于F6。由此可知相互平衡的兩個力必須大小相等。（2）[3]圖甲實驗的基礎上，將小車扭轉一個角度，力的方向不在一條直線上，松手后小車會發(fā)生轉動，這樣做可以探究作用在同一物體上但不在同一直線上的兩個力，能否平衡。23．如圖是小華同學探究二力平衡條件時的實驗情景。（1）小華將系于小卡片（重力可忽略不計）兩端的線分別跨過左右支架上的滑輪，在線的兩端掛上鉤碼，使作用在小卡片上的兩個拉力方向___________，并通過調整___________的數(shù)量來改變拉力的大小。（2）當小卡片平衡時，小華將小卡片轉過一個角度，松手后小卡片___________（選填“能”或“不能”）平衡。設計此實驗步驟的目的是為了探究___________。（3）為了驗證只有作用在同一物體上的兩個力才能平衡，在圖所示情況下，小華下一步的操作是：___________?！敬鸢浮?/p>

相反

鉤碼

不能

大小相等、方向相反不在同一直線上的兩個力是否是平衡力

用剪刀將小卡片剪開【解析】（1）[1]小卡片左側的鉤碼對其施加向左的拉力，右側的鉤碼對其施加向右的拉力,兩個拉力方向相反。[2]由于是鉤碼的重力提供了拉力，并且鉤碼大小相同，所以改變鉤碼的個數(shù)即可調整拉力的大小。（2）[3][4]當平衡的小卡片轉過一定角度后，作用在小卡片上的兩個力的大小相等，方向相反，但不再在同一直線上，小卡片不能平衡，將發(fā)生轉動，直到轉回平衡位置才停止，該實驗探究的是大小相等、方向相反不在同一直線上的兩個力是否是平衡力。（3）[5]要探究相互平衡的兩個力必須共物，在已經探究了共物的前提下，只要將小卡片一分為二，使這兩個力不再共物即可,具體做法可以用剪刀將紙片剪開。24．在“探究二力平衡的條件”活動中。(1)如果物體只受到兩個力的作用，且處于______狀態(tài)，說明這兩個力是相互平衡的。小明提出，能否利用如圖甲所示的實驗裝置來探究二力平衡的條件？(2)小華認為，若采用小明的方案，必須測出物體所受的______和______的大小來進行比較。研究發(fā)現(xiàn)，在小明的方案中，只能根據(jù)相互作用的關系直接測出______的大小，在未知二力平衡條件的前提下，另一個力無法直接測量，所以這一方案無法實施下去。(3)為此，兩位同學不斷改進并先后設計了三個實驗方案，如圖乙所示，請你判斷出他們改進的先后順序：______（用字母表示），這樣的改進是為了減小______對實驗的影響。(4)如圖丙，是最終確認的實驗方案。此方案中，由于______，故卡片的重力可忽略不計?！敬鸢浮?/p>

靜止或勻速直線運動

拉力

重力

拉力

B、A、C

摩擦力

卡片的重力遠小于鉤碼的重力【解析】(1)[1]當物體處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)時，物體受到的力是平衡的。(2)[2][3]小華認為，若采用小明的方案，必須測出物體所受的拉力和重力的大小來進行比較。[4]研究發(fā)現(xiàn)，在小明的方案中，只能根據(jù)相互作用的關系直接測出拉力的大小，在未知二力平衡條件的前提下，另一個力無法直接測量，所以這一方案無法實施下去。(3)[5][6]B圖為滑動摩擦，A圖為滾動摩擦，C圖只有滑輪間的摩擦，為了減小摩擦力對實驗的影響，他們改進的先后順序：BAC；這樣的改進是為了減小摩擦對實驗的影響。(4)[7]如圖丙，是最終確認的實驗方案。此方案中，由于卡片的質量很小，所以卡片的重力遠小于鉤碼的重力，可以忽略不計。25．小強同學通過實驗研究物體沿豎直方向運動時所受拉力的特點。他在彈簧測力計下懸掛一個2N的鉤碼，鉤碼的運動狀態(tài)與測力計的讀數(shù)記錄如下表所示：實驗次數(shù)鉤碼的運動狀態(tài)彈簧測力計讀數(shù)（N）①勻速向上運動v=0.1m/s2.0②勻速向上運動v=0.2m/s2.0③勻速向下運動v=0.1m/s2.0④加速向上運動3.5⑤加速向下運動1.4⑥減速向上運動1.6⑦減速向下運動2.8⑧靜止不動2.0（1）由①和②可知，物體以_______速度向上勻速直線運動時，所受的拉力是_______的；（選填“相同”或“不同”）（2）由①和③可知，_______；（3）由①②⑧可知，物體在處于_______狀態(tài)時，拉力等于重力；（4）小強、小明兩位同學分別分析了④⑤⑥⑦后得出以下結論：小強：當物體所受拉力不等于重力時，物體不做勻速運動；小明：當物體做向上運動時，物體所受拉力大于重力。你認為小強的結論_______，小明的結論______；（均選填“正確”或“錯誤”）（5）一個站在體重計上的人，從站立到迅速蹲下的過程可看成先加速向下運動，然后減速向下運動，最后靜止。請你分析上面表格后判斷體重計的示數(shù)變化情況是：_______，（選填：“變大”、“變小”、“先變大后變小”、“先變小后變大”或“保持不變”）最后等于體重?！敬鸢浮?/p>

不同

相同

物體以相同速度沿豎直方向向上或向下做勻速直線運動時，所受拉力等于重力

平衡

正確

錯誤

先變小后變大【解析】（1）[1][2]由①和②數(shù)據(jù)可知，物體做勻速直線運動的速度