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D
20
水平向左
20
水平向左
A
300
400
500
500
钩码个数
旋转
【分析】
要解决这道题,我们可以按照以下思路思考:
1. 首先明确研究对象是汽车,汽车做匀速直线运动,处于平衡状态,受力一定是平衡的。
2. 分方向对汽车进行受力分析:先看竖直方向,汽车受到地球施加的重力(竖直向下),以及路面给汽车的支持力(竖直向上);再看水平方向,汽车要匀速前进,必然有牵引力使它向前,同时因为汽车与路面有相对运动,会受到向后的摩擦力。
3. 逐一分析选项:判断每个选项中提到的力是否是汽车受到的力,以及受力是否完整、平衡关系是否正确。
【解析】
对汽车进行受力分析:
1. 竖直方向:汽车受到竖直向下的重力,以及路面对汽车竖直向上的支持力,这两个力大小相等、方向相反、作用在同一物体上,是一对平衡力。
2. 水平方向:汽车做匀速直线运动,处于平衡状态,因此水平方向受到向前的牵引力,以及向后的摩擦力,这两个力大小相等、方向相反、作用在同一物体上,也是一对平衡力。
分析各选项:
A选项:忽略了水平方向的牵引力和摩擦力,说法错误;
B选项:缺少阻碍汽车运动的摩擦力,说法错误;
C选项:压力是汽车对路面的作用力,不是汽车受到的力,说法错误;
D选项:汽车受到重力、支持力、牵引力、摩擦力四个力,且重力与支持力相互平衡,牵引力与摩擦力相互平衡,说法正确。
【答案】
D
【知识点】
受力分析、二力平衡
【点评】
本题考查物体受力分析与二力平衡条件的应用,解题关键是明确研究对象,区分物体受到的力与施加的力,结合平衡状态判断受力的完整性与平衡关系。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先,物体做匀速直线运动时处于平衡状态,水平方向的推力与滑动摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡条件,这两个力大小相等、方向相反。
1. 当物体向右匀速直线运动时,水平向右的推力为20N,因此滑动摩擦力与推力平衡,大小等于20N,方向与推力相反,即水平向左。
2. 滑动摩擦力的大小只与压力大小和接触面粗糙程度有关,当物体向左匀速直线运动时,压力和接触面粗糙程度不变,所以滑动摩擦力大小仍为20N;此时物体向左运动,滑动摩擦力方向阻碍相对运动,即水平向右,为使物体匀速,推力需与滑动摩擦力平衡,因此推力大小为20N,方向与摩擦力相反,即水平向左。
【解析】
1. 物体向右做匀速直线运动时:
物体处于平衡状态,水平方向受到的推力$ F $和滑动摩擦力$ f $是一对平衡力,根据二力平衡条件“大小相等、方向相反”,可得:
$ f = F = 20\mathrm{N} $,方向为水平向左。
2. 物体向左做匀速直线运动时:
由于物体对桌面的压力大小和接触面的粗糙程度均未改变,根据滑动摩擦力的影响因素,滑动摩擦力大小不变,仍为$ 20\mathrm{N} $;此时物体向左运动,滑动摩擦力方向阻碍相对运动,即水平向右。
物体处于平衡状态,水平方向的推力$ F' $与滑动摩擦力$ f $是一对平衡力,因此:
$ F' = f = 20\mathrm{N} $,方向与滑动摩擦力相反,即水平向左。
【答案】
20;水平向左;20;水平向左
【知识点】
二力平衡条件、滑动摩擦力的影响因素
【点评】
本题考查二力平衡条件的应用及滑动摩擦力的特点,需明确滑动摩擦力的大小与运动速度无关,仅由压力和接触面粗糙程度决定,同时要能根据物体的平衡状态准确判断平衡力的大小和方向。
【难度系数】
0.8
【分析】
要判断两个力是否为平衡力,首先需明确二力平衡的四个核心条件:作用在同一物体上、大小相等、方向相反、作用在同一直线上。我们可以以这四个条件为判断标准,逐个对选项进行排查,只要有一个条件不满足,该选项的两个力就不是平衡力,最终找到同时满足所有条件的选项。
【解析】
根据二力平衡的条件,对各选项逐一分析:
1. 选项A:$F_1$和$F_2$作用在同一物体上,大小均为5N,方向相反(竖直向上和竖直向下),且作用在同一直线上,完全满足二力平衡的所有条件,是平衡力。
2. 选项B:$F_1$和$F_2$虽然大小相等、方向相反、在同一直线上,但$F_2$未作用在该物体上,不满足“作用在同一物体上”的条件,不是平衡力。
3. 选项C:$F_1$和$F_2$作用在两个不同的物体上,不满足“作用在同一物体上”的条件,不是平衡力。
4. 选项D:$F_1$和$F_2$作用在同一物体上、方向相反、在同一直线上,但大小不相等(9N≠6N),不满足“大小相等”的条件,不是平衡力。
综上,只有选项A中的两个力是平衡力。
【答案】
A
【知识点】
二力平衡条件
【点评】
本题主要考查对二力平衡条件的理解与应用,解题的关键是准确识别每个选项中力的作用物体、大小、方向和作用线,逐一验证平衡条件,避免遗漏任何一个条件。
【难度系数】
0.7
【分析】
解题时需先判断木箱的运动状态,明确平衡状态(静止或匀速直线运动)下物体受力平衡,再区分静摩擦力和滑动摩擦力的特点:
1. 当木箱未被推动时,处于静止状态,水平方向的推力与静摩擦力是一对平衡力,大小相等,静摩擦力随推力的增大而增大;
2. 当木箱做匀速直线运动时,处于平衡状态,水平方向的推力与滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等;
3. 当木箱在600N推力下运动时,滑动摩擦力的大小只与压力大小和接触面的粗糙程度有关,这两个因素未变,故滑动摩擦力大小不变。
【解析】
1. 用300N水平推力推木箱但未推动,木箱静止,水平方向推力与静摩擦力(阻力)平衡,因此阻力大小等于推力,为300N;
2. 改用400N力推仍未推动,木箱仍处于静止的平衡状态,水平方向推力与静摩擦力平衡,阻力大小等于推力,为400N;
3. 用500N力推动木箱做匀速直线运动,木箱处于平衡状态,水平方向推力与滑动摩擦力(阻力)平衡,阻力大小等于推力,为500N;
4. 用600N力推着木箱运动时,木箱与地面间的压力和接触面粗糙程度均未改变,滑动摩擦力大小不变,故阻力仍为500N。
【答案】
300;400;500;500
【知识点】
二力平衡条件;滑动摩擦力特点
【点评】
本题侧重考查平衡力的应用及摩擦力的判断,核心是理解静摩擦力与滑动摩擦力的区别:静止时静摩擦力随推力变化而变化,滑动摩擦力仅由压力和接触面粗糙程度决定,与推力大小无关,是力学基础题型。
【难度系数】
0.8
【分析】
这是一道探究二力平衡条件的实验题,我们可以结合二力平衡的条件和实验设计思路来逐一分析:
1. 对于第(1)问,定滑轮可以改变力的方向但不省力,拉力的大小等于钩码的总重力,所以要改变拉力大小,可通过调整钩码的个数来实现,因为钩码重力相同,个数越多总重力越大,拉力也就越大。
2. 第(2)问是探究两个力是否必须在同一直线上,我们需要让小卡片受到的两个拉力不在同一直线上,旋转小卡片可以使两个拉力方向相反但不在同一直线,松手后观察小卡片是否平衡,就能验证该条件;而下压或翻转小卡片,两个力仍可能在同一直线上,无法达到实验目的。
3. 第(3)问,定滑轮的作用是改变力的方向,即使滑轮不在同一高度,小卡片受到的两个拉力依然方向相反,我们仍能通过调整钩码个数让拉力大小相等,满足二力平衡的条件,所以该装置能进行实验。
【解析】
(1) 实验中定滑轮仅改变拉力方向,拉力大小等于钩码的总重力,因此通过调整钩码个数,可以改变拉力的大小。
(2) 为探究两个力是否必须在同一直线上,需使小卡片受到的两个拉力不在同一直线,因此用手旋转平衡的小卡片,松手后观察小卡片是否保持平衡,以此验证该条件。
(3) 左右支架上的滑轮虽未在相同高度,但定滑轮仍能改变力的方向,小卡片受到的两个拉力依然方向相反,通过调整钩码个数可使拉力大小相等,小卡片仍能满足二力平衡的条件,因此利用该装置能进行实验。
【答案】
(1) 钩码个数
(2) 旋转
(3) 能
【知识点】
二力平衡的条件、定滑轮的作用
【点评】
本题通过实验探究二力平衡的条件,考查对实验操作和实验原理的理解,需要熟练掌握二力平衡的四个条件,同时明确定滑轮在实验中的作用,注重对实验探究能力的考查。
【难度系数】
0.7