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不会
大小相等
不会
方向相反
不会
作用在同一直线上
1
1
1
钩码处于静止状态时,受到的重力与弹簧测力计的拉力是一对平衡力,大小相等,由$ G=mg=0.1\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=1\ \mathrm{N} ,$可得弹簧测力计的示数为1N
A
C
【分析】
首先回忆二力平衡的条件,该实验通过控制变量法,每次改变一个影响因素,探究该因素对二力平衡的影响。
(1) 图(a)中左右悬挂钩码数量不同,即两个拉力大小不同,思考此时小卡片能否保持平衡,从而判断大小相等是否为二力平衡的必要条件;
(2) 图(b)中两个拉力都作用在小卡片的左侧,方向相同,思考这种情况下小卡片的平衡状态,进而探究方向相反是否为二力平衡的必要条件;
(3) 图(c)中将小卡片转过角度,使两个拉力不在同一直线上,此时大小相等、方向相反,观察小卡片是否平衡,以此探究两个力作用在同一直线上是否为二力平衡的必要条件。
【解析】
(1) 图(a)中,左边悬挂2个钩码,右边悬挂1个钩码,两个拉力大小不相等,松手后小卡片会向拉力大的一侧运动,不会处于平衡状态,由此说明二力平衡的两个力必须大小相等。
(2) 图(b)中,两个拉力都作用在小卡片的左侧,方向相同,松手后小卡片会向拉力方向运动,不会处于平衡状态,由此说明二力平衡的两个力必须方向相反。
(3) 图(c)中,小卡片转过角度后,两个拉力大小相等、方向相反,但不在同一直线上,松手后小卡片会转动,不会处于平衡状态,由此说明二力平衡的两个力必须作用在同一直线上。
【答案】
(1) 不会;大小相等
(2) 不会;方向相反
(3) 不会;作用在同一直线上
【知识点】
二力平衡条件、控制变量法、实验探究分析
【点评】
本题采用控制变量法,分别从力的大小、方向、作用线三个维度探究二力平衡的条件,重点考查对实验探究过程的理解以及二力平衡核心条件的掌握,有助于加深对二力平衡条件的认知。
【难度系数】
0.7
【分析】
首先我们需要先计算出钩码的重力,这是判断弹簧测力计示数的基础。然后针对三种运动情况,判断钩码是否处于平衡状态(静止或匀速直线运动状态都属于平衡状态)。当物体处于平衡状态时,受到的重力和弹簧测力计的拉力是一对平衡力,根据二力平衡条件,这两个力大小相等,因此弹簧测力计的示数等于钩码的重力。三种情况中,钩码要么静止要么匀速运动,均处于平衡状态,所以拉力都等于重力,示数相同。最后任选一种情况,结合平衡状态和二力平衡条件说明判断依据即可。
【解析】
1. 计算钩码的重力:
已知钩码的质量$m=100\ \mathrm{g}=0.1\ \mathrm{kg}$,$g=10\ \mathrm{N/kg}$,根据重力公式$G=mg$,可得$G=0.1\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1\ \mathrm{N}$。
(1) 当弹簧测力计在竖直方向保持静止时,钩码处于平衡状态,受到的重力与弹簧测力计的拉力是一对平衡力,根据二力平衡条件,二力大小相等,因此弹簧测力计的示数等于钩码的重力,为$1\ \mathrm{N}$。
(2) 当弹簧测力计在竖直方向匀速上升时,钩码做匀速直线运动,处于平衡状态,受到的重力与弹簧测力计的拉力是一对平衡力,大小相等,故弹簧测力计的示数为$1\ \mathrm{N}$。
(3) 当弹簧测力计沿水平方向匀速移动时,钩码在竖直方向上没有运动,处于平衡状态,竖直方向上受到的重力与弹簧测力计的拉力是一对平衡力,大小相等,所以弹簧测力计的示数为$1\ \mathrm{N}$。
任选一种情况的依据(以情况(1)为例):钩码处于静止状态,属于平衡状态,受到的重力和弹簧测力计的拉力是一对平衡力,大小相等,由$G=mg$计算出重力为$1\ \mathrm{N}$,因此弹簧测力计的示数为$1\ \mathrm{N}$。
【答案】
(1) 1;(2) 1;(3) 1;钩码处于静止状态时,受到的重力与弹簧测力计的拉力是一对平衡力,大小相等,由$ G=mg=0.1\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=1\ \mathrm{N} $,可得弹簧测力计的示数为1N(答案不唯一,任选一种情况的合理依据均可)
【知识点】
二力平衡条件,重力的计算
【点评】
本题结合不同运动情景,考查二力平衡条件的应用与重力计算,核心是让学生明确平衡状态(静止或匀速直线运动)下物体受平衡力,拉力与重力大小相等,帮助学生深化对平衡状态受力分析的理解。
【难度系数】
0.8
【分析】
要解决这道题,首先需明确平衡状态的定义:物体处于静止状态或匀速直线运动状态时,即为平衡状态。接下来我们需要逐个分析每个选项中物体的运动状态,判断其是否符合平衡状态的条件:先看各选项物体的运动状态(速度大小、方向)是否发生改变,若运动状态不变,则处于平衡状态,反之则不处于平衡状态,通过逐一排查即可确定正确选项。
【解析】
平衡状态是指物体处于静止状态或匀速直线运动状态,对各选项分析如下:
A. 静止在桌面上的花瓶,处于静止状态,属于平衡状态;
B. 减速进站的列车,速度不断减小,运动状态发生改变,不属于平衡状态;
C. 抛向空中的排球,运动方向和速度大小均发生变化,运动状态改变,不属于平衡状态;
D. 随风摇摆的柳枝,运动状态不断变化,不属于平衡状态。
综上,处于平衡状态的是A选项。
【答案】
A
【知识点】
平衡状态的判断
【点评】
本题考查对平衡状态的理解,需明确平衡状态包含静止和匀速直线运动两种情况,核心是判断物体的运动状态是否发生改变。
【难度系数】
0.8
【分析】
要解决这道题,首先需明确二力平衡的四个条件:作用在同一物体上、大小相等、方向相反、作用在同一直线上。同时要区分平衡力和相互作用力,二者的核心差异是是否作用在同一物体上,相互作用力是作用在两个不同物体上的。接下来逐一分析每个选项,判断选项中的两个力是否满足二力平衡的条件,重点关注受力物体是否相同。
【解析】
判断两个力为平衡力需满足:作用在同一物体上、大小相等、方向相反、作用在同一直线上。逐一分析选项:
A.地面对人的支持力作用在人上,人对地面的压力作用在地面上,二力作用在不同物体上,是相互作用力,不是平衡力;
B.人对地球的吸引力作用在地球上,人所受的重力作用在人上,二力作用在不同物体上,是相互作用力,不是平衡力;
C.地面对人的支持力与人所受的重力,都作用在人身上,大小相等、方向相反、作用在同一直线上,符合平衡力的条件,是平衡力;
D.人所受的重力作用在人上,人对地面的压力作用在地面上,二力作用在不同物体上且方向相同,不是平衡力。
【答案】
C
【知识点】
二力平衡条件、相互作用力辨析
【点评】
本题考查二力平衡条件的应用,关键是区分平衡力与相互作用力的核心差异——是否作用在同一物体上,通过分析受力物体即可快速判断。
【难度系数】
0.8