專題08

二力平衡的條件

專題學啥

1.二力平衡：物體在受到兩個力的作用時，如果能保持靜止狀態或勻速直線運動狀態，那么這兩個力相互平衡。

2.二力平衡的條件：作用在同一物體上的兩個力，如果大小相等、方向相反、并且在同一條直線上，這兩個力就彼此平衡。

3.探究二力平衡實驗需要學通的基礎知識

（1）在探究究二力平衡問題時，什么因素影響實驗結果？答：摩擦力

（2）你認為右圖哪個實驗更合理？答：甲，應為乙物體受到的摩擦力大，對實驗效果影響大。

（3）如何判斷物體是否處于平衡狀態？答：當物體保持靜止或勻速直線運動狀態時，都可以判定物體處于平衡狀態．

（4）實驗中如何改變拉力的大小？答：通過改變砝碼的個數，來改變對小車的拉力大?。?/p>

（5）定滑輪有什么作用：答：改變拉力的方向

（6）如何探究兩個力作用在同一物體上？答：將紙板從中間剪開，觀察紙板是否還處于平衡狀態。

（7）如何探究兩個力在同一直線上：答：把紙板轉動一個角度，然后松手，觀察小車的運動狀態．

（8）實驗結論：二力平衡條件：同體、等大、方向、共線。

（9）實驗方法：控制變量法

（10）選擇靜止狀態的原因：勻速運動狀態不好控制。

（11）進行多次實驗的目的：得出普遍規律，避免偶然性。

專題考法

【例題1】（2019湖北荊州）2022年第24屆冬季奧林匹克運動會將在我國舉行，如圖是滑雪運動員正在訓練的場景，下列說法正確的是（）

A．使用雪橇滑雪是通過減小壓力來減小壓強的B．運動員加速滑行時，地面對雪橇的支持力與雪橇對地面的壓力是一對相互作用力

C．當運動員勻速直線滑行時，雪橇的重力與地面對雪橇的支持力是一對平衡力

D．運動員沖過終點后不能立即停止滑行，是由于運動員受到慣性力的作用

【答案】B

【解析】A.運動員使用雪橇，這樣增大了與雪地的受力面積，從而減小壓強，故A錯誤；

B.運動員加速滑行時，地面對雪橇的支持力與雪橇對地面的壓力，大小相等，方向相反，作用在同一條直線上，作用在兩個物體上，是一對相互作用力，故B正確；

C.當運動員勻速直線滑行時，雪橇的重力與地面對雪橇的支持力不相等，不是一對平衡力，故C錯誤；

D.慣性是一種性質，不是力，故D錯誤。

【例題2】（2019貴州銅仁）小明在探究“二力平衡”條件的實驗中，設計了如圖所示的兩種實驗方案。

(1)通過實驗比較，小明發現采用方案乙，實驗效果更好，原因是。

(2)該實驗裝置中，木板兩端的定滑輪的作用是。

(3)保持兩盤中砝碼質量相等，把小車在水平桌面上扭轉一個角度，放手后觀察到小車轉動，最后恢復到靜止狀態。這個實驗現象說明:作用在同一物體上的兩個力，大小相等，方向相

反，并且，這兩個力才能彼此平衡。

(4)小明在探究完“二力平衡”條件的實驗后，又利用該裝置進行探究，剪斷小車左邊的細線后，小車由靜止向右運動，此現象說明力可以改變物體的。

【答案】（1）滾動摩擦力小于滑動摩擦力，減小了摩擦力對實驗的影響；（2）能改變作用力的方向；（3）作用在同一條直線上；（4）運動狀態。

【解析】（1）通過實驗比較，小明發現采用方案乙，實驗效果更好，原因是滾動摩擦力小于滑動摩擦力，減小了摩擦力對實驗的影響；

（2）該實驗裝置中，木板兩端的定滑輪的作用是能改變作用力的方向；

（3）保持兩盤砝碼質量相等（即讓兩邊的拉力相等），把木塊扭轉一個角度，使拉力F1和F2不再同一條直線上，觀察到木塊發生轉動，當木塊重新恢復到原來的靜止狀態時，拉力F1和F2作用在同一條直線上；這個實驗現象說明：作用在同一物體上的兩個力，大小相等，方向相反，并且作用在同一條直線上，這兩個力才能彼此平衡。

（4）小明在探究完“二力平衡”條件的實驗后，又利用該裝置進行探究，剪斷小車左邊的細線后，小車由靜止向右運動，小車受力不再平衡，此現象說明力可以改變物體的運動狀態。

一、選擇題

1．（2019山東泰安）如圖所示，完全相同的A、B兩個長方體物塊疊放在水平桌面上，用F＝20N的水平向右的力作用在A物塊上，A、B一起向右做勻速直線運動，經過3s，兩個物塊一起移動了60cm的距離。下列相關說法中（）

①物塊B受到的重力和地面對B的支持力是一對平衡力

②物塊A對B的摩擦力大小是20N，方向向右

③地面對B的摩擦力大小是20N，方向向右

④拉力F的功率為4W

A．只有①④正確

B．只有③④正確

C．只有①③正確

D．只有②④正確

【答案】D

【解析】①地面對B的支持力等于A和B的重力之和，故物塊B受到的重力和地面對B的支持力大小不等，不是一對平衡力。故①錯誤。

②以B為研究對象，B做勻速直線運動，處于平衡狀態，受到平衡力的作用，而B受到地面對它的摩擦力作用，方向水平向左，所以物塊A對B的摩擦力方向向右，大小是20N，故②正確。

③A、B一起向右做勻速直線運動，則地面對B的摩擦力方向水平向左，根據二力平衡可得大小是20N．故③錯誤。

④拉力F做的功：W＝Fs＝20N×0.6m＝12J，功率為P＝＝＝4W．故④正確。

2.（2019安徽）如圖，A、B兩物塊疊放在水平桌面上保持靜止。圖中分別給出了A、B的受力示意圖。下列說法正確的是（）

A.F2與GA、F1兩個力的合力是一對作用力與反作用力

B.F1與F3是一對作用力與反作用力

C.GA與F2是一對平衡力

D.F2與F1是一對平衡力

【答案】

B

【解析】由圖知，A物塊受到向上的支持力F2、向下的重力GA、B對A向下的壓力F1；B物塊受到向上的支持力F3和向下的重力GB，A、以A為研究對象，A物塊在水平桌面上保持靜止，受力平衡；GA、F1兩個力的合力方向向下，合力的大小GA+F1＝F2，則可知F2與GA、F1兩個力的合力大小相等、方向相反、作用在同一條直線上，均作用在A物塊上，所以是一對平衡力，不是一對相互作用力，A不符合題意；

B、B對A有向下的壓力F1，因力的作用是相互的，則A對B有向上的支持力F3，所以F1與F3是一對作用力與反作用力，B符合題意；

C、A物塊處于靜止狀態，由圖示和力的平衡條件可得：F2＝GA+F1，則GA與F2的大小不等，所以GA與F2不是一對平衡力，C不符合題意；

D、A物塊處于靜止狀態，由力的平衡條件可得：F2＝GA+F1，則F2與F1的大小不等，所以F2與F1不是一對平衡力，D不符合題意。

3.（2019深圳）如圖所示，同一木塊在同一粗糙水平面上，先后以不同的速度被勻速拉動。甲圖中速度為v1，乙圖中速度為v2，丙圖中木塊上疊放一重物，共同速度為v3，且v1

A.F甲F乙>F丙????????????????????C.F甲=F乙

【答案】

C

【解析】同一木塊在同一粗糙水平面上，先后以不同的速度被勻速拉動，那么它處于平衡

狀態，它受到的拉力等于摩擦力，即：F甲=f甲，F乙=f乙；因為木塊對水平面的壓力和接觸

面粗糙程度不變，所以摩擦力不變，即f甲=f乙；

那么：F甲=F乙；

在木塊上放一重物，那

么它對水平面的壓力增大，那么它受到的摩擦力增大；

即：f丙>f乙，因為F丙=f丙，所以：F丙>F乙；

即：F甲=F乙

4.（2019大慶）如圖是太陽能汽車在平直公路上勻速行駛的情形，若不計空氣阻力對汽車的影響，則下列說法正確的是（）

A．汽車的重力和地面對汽車的支持力是相互作用力

B．汽車受到兩對平衡力的作用

C．由于速度大，所以慣性大，使得汽車急剎車不能立即停止

D．太陽能汽車行駛時是將太陽能直接轉化成機械能

【答案】B

【解析】A.汽車受到的重力和地面對汽車的支持力，二力大小相等、方向相反、作用在同一個物體上（都作用在汽車上）、作用在同一條直線上，符合二力平衡條件，它們是一對平衡力，不是相互作用力，故A錯誤；

B.汽車在平直公路上勻速行駛，汽車受到重力和支持力、牽引力和阻力兩對平衡力的作用，故B正確；

C.汽車急剎車不能立即停下來是因為汽車有慣性；慣性的大小只跟質量有關，質量越大，慣性越大，和物體的運動速度無關，故C錯誤；

D.太陽能汽車上的太陽能電池將太陽能轉化為電能再轉化為機械能，故D錯誤。

5.（2019湖北隨州）一只木箱放在水平地面上，地面上各處粗糙程度相同。對木箱施加一個方向不變的水平推力F（如圖甲）；F的大小與時間t的關系、木箱的運動速度v與時間t的關系圖象如圖乙所示。以下說法正確的是（）

A．在第一個2s內木箱所受摩擦力為2N

B．在第二個2s內木箱所受摩擦力為3N

C．在第一個2s內推力F對木箱所做的功為2J

D．在第三個2s內推力F對木箱做功的功率為8W

【答案】D

【解析】先由速度﹣時間圖象判斷物體的運動情況，然后根據物體的運動狀態判斷物體是否受平衡力作用；根據由F﹣t圖象求出物體受到的拉力，然后由二力平衡的條件求出摩擦力的大小。根據W＝Fs可求功；由P＝Fv可求功率。

A.由圖象可知，第一個2s內，物體沒有推動，物體處于平衡狀態，推力等于摩擦力，等于1N，故A錯誤；

B.由v﹣t圖象可知，在4s～6s物體做勻速直線運動，處于平衡狀態，由F﹣t圖象可知在4s～6s即在第三個2s內拉力F＝2N，由平衡條件可得滑動摩擦力f＝F＝2N，由v﹣t圖象可知，物體在第二個2s內做勻加速運動，受到的摩擦力為滑動摩擦力，因為壓力和接觸面的粗糙程度不變，物體受到的摩擦力仍是2N，方向與推力方向相反，即向左；故B錯誤；

C.由圖象可知，第一個2s內，物體沒有推動，由W＝Fs可知，推力F對木箱所做的功為0；故C錯誤；

D.在第三個2s內推力F對木箱做功的功率為：P＝Fv＝2N×4m/s＝8W．故D正確。

6．（2019長沙）如圖所示，穿著早冰鞋的小玲用手推墻后，她由靜止開始向后退。下列說法中正確的是（）

A．小玲后退的過程中，她的慣性逐漸變小

B．小玲后退的過程中，一直做勻速直線運動

C．小玲推墻時，墻對小玲的作用力等于小玲對墻的作用力

D．小玲推墻時，墻對小玲的作用力和小玲對墻的作用力是一對平衡力

【答案】C

【解析】A.慣性大小只跟物體的質量大小有關，小玲后退的過程中質量不變，則她的慣性大小不會改變，故A錯誤；

B.小玲后退的過程中，在水平方向上只受到地面給她的阻力，所以做減速運動，最后停止，故B錯誤；

CD.小玲推墻時，墻對小玲的作用力與小玲對墻的作用力是作用在不同物體的兩個力，屬于相互作用力，二者大小相等，但不是平衡力，故C正確，D錯誤。

7．（2019南京）如圖所示，兩輛相同的小車上分別固定一塊磁體和一個鐵塊，將它們靠近到一定距離后由靜止釋放，兩小車同時運動下列說法正確的是（）

A．兩小車相互遠離

B．小車運動起來是因為小車有慣性

C．磁體對鐵塊有作用力，同時鐵塊對磁體也有作用力

D．磁體對鐵塊的作用力和鐵塊受到的重力是一對平衡力

【答案】C

【解析】（1）磁體對鐵塊具有吸引力；（2）力是改變物體運動狀態的原因；

（3）物體間力的作用是相互的；（4）平衡力的條件：大小相等、方向相反、作用在同一個物體上，作用在同一條直線上。

A.因為磁體對鐵塊具有吸引力，所以將它們靠近到一定距離后由靜止釋放，兩小車將靠近，故A錯誤；

B.力是改變物體運動狀態的原因，小車運動起來是因為磁體和鐵塊之間彼此產生了力的作用，帶動小車運動，故B錯誤；

C.物體間力的作用是相互的，所以磁體對鐵塊有作用力，同時鐵塊對磁體也有作用力，故C正確；

D.磁體對鐵塊的作用力和鐵塊受到的重力不在一條直線上，方向不相反，大小也不一定相等，不是一對平衡力，故D錯誤。

8．（2019重點題）如圖所示，拉力F為5N，物體A以0.1m/s的速度在物體B表面向左做勻速直線運動（B表面足夠長）；物體B靜止在地面上，受到地面水平向左4N的摩擦力，彈簧測力計示數為12N．下列說法正確的是（）

A．物體A受到的摩擦力為10N

B．拉力F的功率為1.5W

C．滑輪組的機械效率為80%

D．拉力F增大到15N時，物體B開始向左運動

【答案】C

【解析】A.物體B靜止在地面上，所以受力平衡；水平方向上物體B受到向右的彈簧拉力、地面對它向左的摩擦力和物體A對它向左的摩擦力，所以兩個摩擦力之和為12N，即fAB+4N＝12N，則fAB＝8N；根據相互作用力的知識可知，物體A受到的摩擦力為f＝fAB＝8N；故A錯誤；

B.由圖知，水平使用滑輪組，n＝2，拉力端移動速度v＝2v物＝2×0.1m/s＝0.2m/s，則拉力做功的功率：P＝＝＝Fv＝5N×0.2m/s＝1W；故B錯誤；

C.滑輪組的機械效率：η＝×100%＝＝80%，故C正確；

D.若拉力F增大到15N時，A在運動過程中，A對B的壓力不變、接觸面的粗糙程度不變，則A和B之間的摩擦力不變，所以物體B的運動狀態不會改變，即物體B仍然靜止，不會向左運動，故D錯誤。

8.（經典能力題）如圖所示，小麗用力F把一才塊壓在豎直墻面上靜止，現有以下受力分析，下述受力分析正確的是（）

①小麗對木塊的壓力F和墻對木塊的彈力是一對平衡力

②小麗對木塊的壓力F和木塊的重力是一對平衡力

③木塊受到的摩擦力和木塊的重力是一對平衡力

④小麗對木塊的壓力F和木塊對小麗的彈力是一對平衡力

A．只有①正確

B．只有④正確

C．只有①③正確

D．只有③④正確

【答案】C

【解析】木塊處于靜止，在豎直方向上受兩個力而平衡，即重力和墻對木塊的靜摩擦力；木塊在水平方向上受外力F和墻對木塊的支持力，兩個力是一對平衡力；平衡力作用在同一物體上，作用力和反作用力作用在不同的物體上。

①小麗對木塊的壓力和墻對木塊的彈力符合二力平衡的條件，是一對平衡力；

②小麗對木塊的壓力和木塊的重力不在同一直線上，不是一對平衡力；

③木塊受到的摩擦力和木塊的重力滿足二力平衡的條件，是一對平衡力；

④小麗對木塊的壓力和木塊對手的彈力是一對相互作用力，不是平衡力。

10.（經典能力題）如圖所示，物體A靜止在水平桌面上，我們說物體A受到了平衡力的作用。下列觀點正確的是

（）

A．物體A對桌面的壓力與物體A受到的重力是一對平衡力；

B．桌面對物體A的支持力與物體A受到的重力是一對平衡力；

C．物體A對桌面的壓力與桌面對物體A的支持力是一對平衡力；

D．桌子受到的重力與物體A受到的重力是一對平衡力。

【答案】B

【解析】一個物體受到兩個力的作用，這兩個力大小相等，方向相反，并且作用的一條直線上，我們就說這個物體受到平衡力的作用。反之，一個物體受到平衡力作用，這個物體就處于靜止狀態或者勻速直線運動狀態。一對平衡力的特征一定是這兩個力都同時作用在同一個物體上，還要滿足大小相等，方向相反，在一條直線上。否則兩個力不是一對平衡力。

A．物體A對桌面的壓力作用在桌子上，物體A受到的重力作用在物體A上，這兩個力不是作用的同一個物體上，所以不是一對平衡力。選項A不符合題意；

B．桌面對物體A的支持力作用在物體A上，豎直向上。物體A受到的重力作用在物體A上，豎直向下。兩個力都作用在同一個物體A上，物體靜止，這兩個力大小相等，方向相反，是一對平衡力。選項B符合題意；

C．物體A對桌面的壓力作用在桌子上，桌面對物體A的支持力作用在物體A上，兩個力不作用在一個物體上，不是一對平衡力.選項C不符合題意；

D．桌子受到的重力作用在桌子上，物體A受到的重力作用在物體A上，兩個力不是一對平衡力。選項D不符合題意.11.（經典能力題）汽車在平直公路兩旁上勻速行駛時，下列屬于平衡力的是（）

A.汽車受到的牽引力和阻力

B.汽車受到的支持力和地面受到的壓力

C.汽車受到的牽引力和重力

D.汽車受到的牽引力和地面受到的壓力

【答案】A

【解析】（1）一對相互作用力的條件是：大小相等，方向相反，作用在同一直線上，作用在不同一個物體上；

（2）要判斷是否為平衡力，首先對物體進行受力分析，然后根據二力平衡的條件：大小相等，方向相反，作用在同一直線上，作用在同一個物體上。

A．汽車在水平路面上勻速直線行駛時，受到的牽引力和阻力大小相等，方向相反，作用在同一直線上，作用在同一個物體上，是一對平衡力，故A正確；

B．汽車受到的支持力和地面受到的壓力大小相等，方向相反，作用在同一直線上，作用在不同一個物體上，是一對相互作用力，故B錯誤；

C．汽車受到的牽引力和重力，不作用在同一直線上，不是平衡力，故C錯誤；

D．汽車受到的牽引力和地面受到的壓力，沒有作用在同一直線上，也沒有作用在同一物體上，故不是平衡力，故D錯誤。

12.（經典能力題）如圖，“和諧號”動車滿成旅客從成都東站緩緩駛出前往西安。下列說法正確的是（）

A.坐在列車上的乘客相對于車站是靜止的B.列車由靜止變為運動.列車的慣性減小了

C.列車受到的牽引力和鐵軌對它的支持力是平衡力

D.列車加速前進時,它受到的牽引力大于它受到的阻力

【答案】D

【解析】乘客和車站的位置發生了變化，乘客是運動的。慣性只與質量有關，速度無關。牽引力在水平方向，支持力在豎直方向，二者沒有關系。加速運動，合力與速度方向一致，牽引力大于阻力。

13.（經典能力題）一重力為G的熱氣球豎直勻速上升時，它所受到的浮力為F，受到的空氣阻力為f、下列關系正確的是

A.F>G-f

B.F=G+f

C.F

f

D.F=G-

f

【答案】B

【解析】根據物體分別處于靜止、勻速下降、勻速上升都是平衡狀態，所以受到拉力與重力是平衡力，利用二力平衡的條件可以求得熱氣球所受力的關系。熱氣球勻速上升時，受平衡力的作用，浮力的方向豎直向上，重力和阻力的方向豎直向下；則浮力F等于重力G與阻力f之和，即：F=G+f。

二、填空題

14.（2019安徽）如圖中物塊甲和乙處于靜止狀態。已知甲重12N，乙重8N，不計繩重及一切摩擦，則甲受到地面的支持力為________N。

【答案】

【解析】物體甲受豎直向下的重力G甲＝12N、豎直向上的拉力F拉＝G乙＝8N、豎直向上的地面的支持力F支作用而靜止，處于平衡狀態，由力的平衡條件得：G甲＝F拉+F支，則甲受到地面的支持力：F支＝G甲﹣F拉＝12N﹣8N＝4N。

15.（2019湖北宜昌）消防員在緊急集合時，往往抓住一根豎直的桿從樓上滑下。如果某消防員自身及裝備質量共80kg，當他抓著豎直的桿勻速下滑時，桿對人的摩擦力是

N；接近地面時，他增大握力，則桿對手的摩擦力將

（選填：增大、減小、不變）。（g＝10N/kg）

【答案】800；增大。

【解析】根據G＝mg求出消防員自身及裝備的重力；解決此題的關鍵是分析出在爬桿和爬繩時所受到的力：重力和桿的摩擦力。

消防員自身及裝備的重力：G＝mg＝80kg×10N/kg＝800N，當他抓著豎直的桿勻速下滑時，處于平衡狀態，受到的重力和桿對人的摩擦力是一對平衡力，大小相等、方向相反，所以受到的摩擦力f＝G＝800N，方向豎直向上；

用更大的力握桿，對桿的壓力變大，則桿對手的滑動摩擦力也增大。

16．（2019四川成都）如圖所示，有兩組同樣的磚，A組一塊，B組兩塊。每塊磚平放時的長：寬：高為4：2：1．A組磚對地面的壓力和壓強分別為FA和pA；B組磚對地面的壓力和壓強分別為FB和pB；則：FA

FB，pA

pB（選填“＞”“＝”“＜”）

【答案】＜；＝。

【解析】兩組磚對地面的壓力均等于其重力，即可F＝G，A組一塊，B組兩塊，FA＝G，FB＝2G，．故FA＜FA；

A組磚側放，則面積為SA＝4×1＝4；壓強pA＝＝，B組磚平放，則面積為SB＝4×2＝8；壓強pB＝＝＝，則pA＝pB。

17．（經典能力題）物塊A靜止在粗糙程度均勻的水平桌面上，如圖甲所示，物塊A受到水平拉力F的作用，拉力F隨時間t變化關系如圖乙所示。小萍從t=0開始，每隔2s記錄一次物塊A的位置（用“?”表示物塊A），如圖丙所示，6s～12s內物塊所受的摩擦力為　　N，10s～14s內物塊的平均速度為　　cm/s。

【答案】6；5.5。

【解析】（1）由圖丙知，12s～18s內物塊在相同時間內通過的路程相等，所以此時間內物塊做勻速直線運動，物塊受到的摩擦力為滑動摩擦力，由圖乙可知此時的拉力F=6N，由二力平衡條件可得，滑動摩擦力f=F=6N；

由圖丙可知，6～10s內，物塊處于運動狀態，物塊受到的摩擦力為滑動摩擦力，滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度、物體間的壓力大小有關，由于接觸面的粗糙程度與物體間的壓力都不變，所以滑動摩擦力大小不變，即6s～12s內物塊所受摩擦力仍等于6N；

（2）由圖丙知，10s～14s內物塊的平均速度：v===5.5cm/s。

18．（經典能力題）重為40N的物體放在水平地面上，在15N水平拉力作用下做勻速直線運動，物體受到的摩擦力為　　N，當拉力增大為20N時，該物體受到的摩擦力為　　N．

【答案】15；15．

【解析】（1）物體處于靜止或勻速直線運動狀態時，受到的力是平衡力；

（2）二力平衡的條件：兩個平衡力的大小相等，方向相反，作用在同一物體上，作用在同一直線上；

（3）摩擦力的大小和壓力接觸面的粗糙程度有關，與推力大小無關．

物體在15N水平拉力作用下做勻速直線運動，所以物體處于平衡狀態，因此推力和摩擦力是一對平衡力，大小相等，即f=F=15N；

當推力增加為20N時，壓力和接觸面的粗糙程度都沒變，所以摩擦力仍為15N．

三、作圖題：本題共2小題，每小題2分，共4分．

19．（2019福建）如圖，懸掛在天花板下的電燈處于靜止狀態。畫出電燈的受力示意圖。

【答案】電燈所受重力和拉力的示意圖如圖：

【解答】懸掛在天花板下的電燈處于靜止狀態，受到重力和繩子對它的拉力作用，且是一對

平衡力。電燈受到的重力方向豎直向下，作用點在重心上，拉力方向沿繩子向上，作用點也

畫在電燈重心上，拉力與重力大小相等。

20．（2019四川內江）如圖所示，刻度尺靜止在手指上，請畫出刻度尺所受力的示意圖。

【答案】如圖所示：。

【解析】刻度尺靜止在手指上，則接觸處為尺子的重心；刻度尺受到重力G和手指對它的支持力F，且這兩個力平衡；重力從重心豎直向下畫，支持力從重心豎直向上畫，標出力的符號，注意兩條線段的長度相同。

四、實驗探究題

21．（2019福建）如圖是“測量滑動摩擦力大小”的實驗裝置示意圖。

（1）如圖甲中，將木板固定水平拉動木塊，木塊受到的滑動摩擦力與其受到的水平拉力

大小相等；圖乙中，水平拉動木板，待測力計示數穩定后，木塊受到的滑動摩擦力與其受到的水平拉力

大小相等。（選填“一定”或“不一定“）

（2）如圖丙中，水平拉動木板，待測力計示數穩定后，測力計A的示數為4.0N，測力計B的示數為2.5N，木塊受到的滑動摩擦力大小為

N．若增大拉力，當A的示數為4.8N時，B的示數為

N。

【答案】（1）不一定；一定；（2）2.5；2.5。

【解析】（1）摩擦力的大小是通過讀取彈簧測力計的拉力得出的，這是依據了二力平衡的原理，因此，圖甲要保持物體做勻速直線運動才行。圖甲在拉動木塊時，很難讓木塊保持勻速直線運動狀態，會導致彈簧測力計的示數不穩定；圖甲與圖乙的最大不同就是一個拉彈簧測力計，一個拉木板，同是做相對運動，但可以看出，圖乙當拉動長木板運動的過程中，無論長木板是否做勻速直線運動，木塊始終處于靜止狀態，根據二力平衡的條件知彈簧測力計的示數一定等于摩擦力的大小。

（2）如圖丙所示，彈簧測力計B的示數為2.5N，根據二力平衡，則木塊受到的摩擦力大小為2.5N．若拉力增大到4.8N，木板將做加速運動，因壓力和接觸面粗糙程度不變，故木塊受到的摩擦力將不變，還是2.5N。

22．（2019河北）形狀規則、質量分布均勻的物體，它的重心在它的　　上。圖所示為質量分布均勻但形狀不規則帶有小孔的薄木板，請用細棉線、刻度尺、筆和鐵架臺來確定它的重心。

（1）操作方法：①；

②。

（2）判斷方法：

即為簿木板的重心。

（3）實驗中沒有利用到的物理知識：

（填寫序號）

①二力平衡的條件

②重力的方向是豎直向下的③重力的大小跟物體質量成正比

【答案】幾何中心；

（1）用細棉線系住小孔將不規則的薄木板懸掛起來，當木板靜止時，用筆和刻度尺在木板上畫出重力的作用線AB；

②利用同樣的方法再畫出另一重力作用線CD；

（2）AB、CD的交點；

（3）③。

【解析】形狀規則且質量分布均勻的物體，其重心才在物體的幾何中心上。

（1）①用細棉線系住小孔將不規則的薄木板懸掛起來，當木板靜止時，用筆和刻度尺在木板上畫出重力的作用線AB；

②利用同樣的方法再畫出另一重力作用線CD；

（2）AB、CD的交點就是薄木板的重心。

（3）木板靜止時，根據二力平衡知識可知，受到的拉力和重力是一對平衡力，作用在同一直線上，由于重力的方向是豎直向下的，這樣可保證重心一定在所畫的線上，而兩條線的交點就是重心的位置。

綜上所述，本實驗沒有用到的物理知識的③。

23．（2019四川內江）如圖所示，是探究“二力平衡條件”的實驗裝置圖。

（1）實驗時使用小車而不使用木塊，是因為小車與桌面間的更小，從而減小對實驗結果的影響。

（2）在實驗開始時，由于粗心只在左盤中放入砝碼，小車立即向左運動，在運動過程中，左盤中砝碼的重力勢能將，動能將

。（選填“變大”、“變小”或“不變”）

（3）當兩個盤中分別放上兩個相同的砝碼后，小車靜止在桌面上，這說明二力平衡時，兩個力的大小。

【答案】（1）摩擦力；（2）變??；變大；（3）相等。

【解析】（1）實驗時使用小車而不使用木塊，將滑動摩擦力變為滾動摩擦力，大大減小了摩擦，減小了摩擦對實驗的影響；

（2）小車向左運動過程中，左盤中砝碼的質量不變，高度減小，重力勢能將變小，砝碼的速度增大，動能將變大；

（3）當兩個盤中分別放上兩個相同的砝碼后，由于砝碼的重力相同，這兩個力產生的拉力是一對平衡力，小車就能保持靜止，說明彼此平衡的兩個力大小相等。

五、綜合計算題

24．（2019山東威海）小明家有一艘玻璃鋼海釣船，底部平直，其參數如表所示（柴油熱值q＝4.3×107J/kg，g＝10N/kg）。

（1）不出海時，空船放置在水平沙灘上，船底與沙灘接觸面積為2m2，求船對沙灘的壓強。

（2）小明一家某次出海釣魚，人員和釣魚裝備共300kg，船勻速直線行駛4.3km，船受到的阻力為總重力的0.5倍，發動機的實際輸出功率為12kW、消耗柴油1kg（假設柴油完全燃燒）。求：船行駛的速度和發動機的效率。

【答案】（1）船對沙灘的壓強為1.5×103Pa；

（2）船行駛的速度為4m/s，發動機的效率為30%。

【解析】（1）空船的重力：G＝mg＝300kg×10N/kg＝3000N；

船對沙灘的壓力等于自身的重力：F＝G＝3000N；

船底與沙灘的接觸面積為2m2

船對沙灘的壓強：p＝＝＝1.5×103Pa；

（2）①人員和釣魚裝備及船的總質量為：m＝300kg+300kg＝600kg；

船受到的阻力為總重力的0.5倍，船勻速直線行駛，根據二力平衡：

f＝F1＝0.5G總

＝0.5×600kg×10N/kg＝3000N，P＝＝＝Fv，v＝＝＝4m/s；

做的有用功：W有＝F1s＝3000N×4300m＝1.29×107J；

消耗柴油1kg釋放的能量：Q＝mq＝1kg×4.3×107J/kg＝4.3×107J；

發動機的效率：η＝＝＝30%。

25.（2019安徽）如圖，水平地面上一個重為50N的物體，在大小為10N的水平拉力下作用下，向左做勻速直線運動，在5s的時間內通過的距離為2m。求物體運動過程中：

（1）所受摩擦力的大??；

（2）拉力F做功的功率。

【答案】見解析。

【解析】（1）解：用10N的水平拉力，拉著物體向左做勻速直線運動，物體處于平衡狀態，則地面對物體的摩擦力與拉力是一對平衡力，大小相等，故f＝F＝10N

答：所受摩擦力的大小為10N

（2）解：拉力F做的功：W＝Fs＝10N×2m＝20J，拉力F做功的功率：

P＝W/t

＝20J/5s＝4W

答：拉力F做功的功率為4W．