常考实验04 探究二力平衡条件的实验--【物理实验】2025年中考物理二轮复习必考实验专项精练

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一、选择题
1. （2023四川成都）如图所示，是探究“二力平衡的条件”实验，小车置于水平桌面，两端的轻质细绳绕过定滑轮挂有等重钩码。是小车受到的向左的拉力，是小车受到的向右的拉力，与在同一水平直线上。下列说法不正确的是（ ）

A. 因为摩擦可忽略，小车在水平方向上只受到、作用
B. 增减钩码个数，是探究二力大小对小车平衡的影响
C. 、大小相等时，小车一定处于平衡状态
D. 将小车水平扭转90°时，、仍在同一直线上
【答案】D
【解析】A．实验忽略摩擦，小车水平方向只受到水平向左的拉力F1和水平向右的拉力F2，故A正确，不符合题意；
B．增减钩码个数，小车受到的两个拉力大小不相等，探究二力大小对小车平衡的影响，故B正确，不符合题意；
C．小车两端受到的两个拉力大小相等时，小车处于静止状态，即处于平衡状态，所以、大小相等时，小车处于平衡状态，故C正确，不符合题意；
D．将小车水平扭转90°时，两个力不在同一直线上，松手后小车不能平衡，小车会发生转动，探究不在同一直线上的两个力是否平衡，故D错误，符合题意。故选D。
2. （2021浙江嘉兴）用如图装置研究二力平衡时，在轻质塑料片两端的细绳上挂等重的钩码，手放开塑料片后，可观察到塑料片将（ ）
A. 向左下运动
B. 向右上运动
C. 仍静止不动
D. 转过一定角度
【答案】C
【解析】二力平衡的条件：大小相等，方向相反，同一直线，同一物体；图中位置虽然二力看起来是斜的，但依然满足二力平衡条件，故松手后保持静止。
3.如图为研究二力平衡条件的实验装置，下列关于这个实验的叙述错误的是（ ）
A．为了减小摩擦，应选用尽量光滑的水平桌面
B．为使实验效果明显，应选用质量较大的小车
C．调整两边的托盘所放的钩码数量，可以改变力的大小
D．将小车扭转一个角度，是为了改变力的作用线的位置
【答案】B
【解析】A．为了减小摩擦，应选用尽量光滑的水平桌面，可以减小摩擦对实验的影响．选项正确，不符合题意．
B．质量较大的小车对桌面的压力大，小车受到的摩擦力大，对实验影响较大．选项错误，符合题意．
C．调整两边的托盘所放的钩码数量，可以改变力的大小，可以探究二力平衡时两个力的大小关系．选项正确，不符合题意．
D．将小车扭转一个角度，是为了改变力的作用线的位置，探究二力平衡时两个力的是否在同一直线上．选项正确，不符合题意．
二、填空题
1. （2024四川成都）在“探究二力平衡的条件”实验中，同学们设计了如图所示的甲、乙两种实验方案。小张同学认为乙方案更合理，理由是乙方案中使用小车时_________对实验的影响更小，可以忽略不计。实验中同学们认定小车在水平方向受力平衡，所依据的现象是小车___________。
【答案】 摩擦力 静止
【解析】乙装置更加合理，是因为将木块改为小车，将滑动摩擦力变为滚动摩擦力，大大减小了摩擦，减小了摩擦力对实验的影响。
当小车处于静止状态时，小车处于平衡状态，所以可以认定小车在水平方向受力平衡。
三、实验探究题
1．如图甲所示，是探究“二力平衡的条件”的实验装置图。
（1）当向两端的托盘里分别加入两个相同的砝码后，小车静止在桌面上，这说明二力平衡时，两个力的大小________。
（2）然后把小车扭转一个角度，松手后，观察小车的运动状态，这样做的目的是为了探究两个平衡的力是否作用在_________。
（3）如果将小车换成弹簧测力计（如图乙），在左、右两端的托盘中各放入重为3N的砝码，则弹簧测力计的示数为________选填 “6N”、“3N”或“0N”）。
（4）如果剪断图甲中左边的细线，小车将向右做加速运动，在加速运动的过程中，小车的惯性将________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】（1）相等 （2）同一直线上 （3） 3N （4）不变
【解析】（1）向两端的托盘里分别加入两个相同的砝码，小车受到两个拉力的大小相等，此时小车静止在桌面上，说明二力平衡时，两个力的大小相等。
（2）把小车扭转一个角度，此时小车受到的两个力不在同一直线上，松手后小车将不能保持平衡，要恢复到原来两个力在同一直线上时，小车才能重新平衡。这样做的目的是为了证明两个平衡的力要作用在同一直线上。
（3）将小车换成弹簧测力计，在左、右两端的托盘中各放入重为3N的砝码，则此时弹簧测力计受力平衡，保持静止，相当于测一端的拉力大小，故其示数为3N。
（4）惯性大小只与物体的质量有关，剪断图甲中左边的细线，小车将向右做加速运动，在加速运动的过程中，小车的质量不变，则惯性不变。
2．在探究“二力平衡的条件”实验中，如图甲乙所示，小刚把木块、小华把小车放在光滑的水平桌面上，他们分别向托盘里加减砝码观察现象。
（1）这两个实验装置中，你认为装置______（选填“甲”或“乙”）更科学，其主要原因是为了减少______对实验结果的影响。
（2）在装置乙中，将小车旋转一定角度，松手后，发现小车又恢复原状，这说明两个力在______上，物体才能平衡。
（3）在实验中通过加减______来改变桌面上的物体所受拉力的大小。
（4）小丽利用如图丙所示装置，将系于小卡片（重力可忽略不计）两对角的线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端分别挂上相同个数的钩码，在卡片平衡时，用剪刀将卡片从中间剪开，并观察到两边钩码落下、由此可以得到二力平衡的另一条件是两个力必须作用在______。
【答案】（1）乙 摩擦力（阻力） （2） 同一直线 （3）砝码的个数（或者质量） （4）同一物体
【解析】（1）乙装置物体与桌面的摩擦由滑动摩擦变为更小的滚动摩擦，减小摩擦对实验的影响，所以更合理。
（2）将小车旋转一定角度，松手后，这样两个力不在同一直线上，小车旋转后又恢复原状，说明两个力必须作用在同一直线上，物体才能平衡。
（3）小车受到的拉力F1和F2分别等于水平桌面两端所挂钩码的重力，可以通过调整钩码的个数来改变F1和F2的大小。
（4）当小卡片平衡时，用剪刀沿虚线迅速剪断小卡片，由于二个力不在同一物体上，所以两侧钩码落下，说明二力平衡的又一个条件是作用在同一物体上。
3．小明在探究“二力平衡条件”的实验中，设计组装的实验装置如图所示。
（1）老师指出实验桌面越光滑越好，其原因____________。
（2）小明在线的两端托盘内放入砝码，并通过调整___________来改变拉力的大小，当左右盘内放的砝码数量不等时，则小车会____________。
（3）当小车平衡时，小明用手将小车扭转一个角度，松手后小车______（填“能”或“不能”）平衡，观察到小车会发生_________，恢复到原来位置处于静止状态，设计这个步骤的目的是为了探究________。
（4）力的三要素完全相同的二个力______（填“是”或“不是”）平衡力。
【答案】（1）越光滑摩擦力越小，对实验的影响越小 （2）砝码的质量 运动 （3） 不能 转动 不在同一直线上的两个是否平衡 （4）不是
【解析】（1）实验桌面越光滑越好，小车在光滑的水平桌面上受到的摩擦力小，摩擦力对实验影响小。
（2）小明在线的两端托盘内放入砝码，砝码的重力大小等于绳端拉力大小，则通过调整砝码的质量来改变拉力的大小，当左右盘内放的砝码数量不等时，则小车在水平方向上受力不平衡，会运动。
（3）当小车平衡时，小明用手将小车扭转一个角度，此时两侧拉力不在同一直线上，松手后小车不能平衡，观察到小车会发生转动，恢复到原来位置处于静止状态，设计这个步骤的目的是为了探究不在同一直线上的两个是否平衡。
（4）大小相同、作用在同一物体上，作用在同一直线上，且方向相反的力是平衡力，力的三要素分别是力的大小、方向与作用点，可知力的三要素完全相同的二个力不是平衡力。
4．如图甲是小明同学探究二力平衡条件时的实验情景。
（1）小明在实验中选择小卡片的目的是为了忽略小卡片的_________对实验的影响；
（2）要验证不在“同一直线的力”是否平衡，实验中的操作是将小卡片_______（选填“翻转”或“扭转”），松手后观察小卡片是否平衡；
（3）当小卡片处于平衡状态时，若用剪刀将小卡片剪成两半，再观察两半小卡片是否平衡，这样做是为了验证二力平衡时两个力必须作用在________；
（4）在探究同一问题时，小华将木块放在水平桌面上，设计了如图乙所示的实验，老师认为还是小明的方案更好，小华的方案存在的缺陷是________对实验的影响较大。
【答案】（1）重力 （2）扭转 （3）同一物体上 （4） 摩擦力
【解析】（1）选用小卡片做实验，可以减小实验物体的质量，从而减小物体的重力对实验的影响。
（2）要探究不在同一直线上的力是否平衡，可让力不作用在同一直线上，那么扭转小卡片，即可让其受到的水平方向的两个拉力的作用不在同一直线上，松手后观察小卡片的状态，便可验证出结论。
（3）小卡片本是一个整体，将其剪成两半，即分成了两个物体，而此时拉力便作用在两个物体上，观察此时卡片的运动情意，是为了二力平衡时，两个力必须作用在同一物体上。
（4）小明的方案比小华的好，原因是：小华的方案中，木块受到的摩擦力较大，这个摩擦力对实验的影响较大，会影响实验结果。
5．如图所示是物理兴趣小组的同学在“研究二力平衡条件”的实验，以下是实验过程∶
（1）把木块放在水平桌面上，发现当两盘砝码质量相等时，木块静止。当左侧放400g砝码，右侧放500g砝码时，小木块也保持静止状态，经过分析是木块受到摩擦力的作用，则摩擦力的大小为______N。（g取10N/kg）。
（2）为了解决这个问题，将木块换成小车，如图乙所示，并且把小车放在较为______（选填“光滑”或“粗糙”）的水平桌面上。
（3）小车处于静止后，保持F1与F2相等，将小车扭转到如图丙所示的位置，松手后，小车将______（选填“保持静止”或“扭转回来”）；这一步骤说明二力平衡时，要满足两个力在______（选填“同一直线上”或“同一物体上”）这一条件。
（4）如果将小车换成弹簧测力计，左右两盘各放入重5N的砝码，则弹簧测力计的示数为____·
A．10N B．5N C．0N
【答案】（1）1 （2）光滑 （3）扭转回来 同一直线上 （4） B
【解析】（1）当左侧放400g砝码，右侧放500g砝码时，发现木块仍然处于静止状态，说明木块受到了摩擦力的作用，且此时木块在左右两边拉力以及桌面对木块的摩擦力作用下平衡，即F左+f=F右
故解得摩擦力的大小
f=F右-F左=G右-G左=（m右-m左）g=（0.5kg-0.4kg）×10N/kg=1N
（2）为了防止摩擦力对实验造成影响，所以实验时，应将木块放在光滑的水平桌面上。
（3）将小车扭转到如图乙所示的位置，两个拉力不在同一直线上，小车不能平衡，所以会扭转回来；这一步骤说明二力平衡时，要满足二个力在同一直线上。
（4）弹簧测力计测量力的时候都是在静止或匀速直线运动状态下的，静止和匀速直线运动状态是一种平衡状态，受到的就一定是平衡力；弹簧测力计的示数等于挂钩上受到的力，弹簧测力计左右两盘各放入重5N的砝码，即弹簧测力计挂钩上受到了5N的拉力，所以弹簧测力计的示数为5N。
故B正确。
6. （2021四川泸州）某实验小组探究二力平衡条件的实验装置如图所示，M为一轻薄塑料片，实验中所用的钩码均为100g，不计绳重及摩擦（g取10N/kg）。
（1）在图甲的装置中滑轮的作用是_______。
（2）当左右两端同时各挂1个钩码时，塑料片静止，其左端受到的拉力F1与右端受到的拉力F2的方向_______；当左端再挂上一个钩码时，如图乙所示，塑料片将做_______（选填“匀速”或“变速”）运动，此时塑料片受到的合力为_______N。
（3）在图甲实验的基础上，用剪刀将塑料片从中间剪断，断开的塑料片向两边加速运动，说明不任同一物体上的两个力________平衡（选填“他”或“不能”）。
【答案】 (1) 改变力的方向 (2)相反 变速 1 (3)不能
【解析】（1）在图甲的装置中滑轮是定滑轮，它的作用是改变力的方向。
（2）当左右两端同时各挂1个钩码时，塑料片静止，其左端受到的拉力F1向左，右端受到的拉力F2的方向向右，F1、F2的方向相反。
当左端再挂上一个钩码时，如图乙所示，塑料片受到的力左侧大于右侧，故纸片将做变速运动；此时塑料片受到的合力为
（3）在图甲实验的基础上，用剪刀将塑料片从中间剪断，断开的塑料片各自受到同侧钩码的拉力向两边加速运动，不再是平衡状态，说明不任同一物体上的两个力不能平衡。
7. （2023黑龙江绥化）如图是“探究二力平衡条件”的实验装置。

（1）把小车放在比较光滑的水平桌面上，用手按住小车不动，在两托盘中放入质量相等的砝码，放手后小车静止；在两托盘中放入质量不相等的砝码，放手后小车运动，这说明相互平衡的两个力______。用手按住小车不动，把两个托盘放在小车的同一侧，放入质量相等的砝码，放手后小车运动，这说明相互平衡的两个力______；
（2）把小车放在水平桌面上，保持两托盘砝码质量相等，使小车静止，将小车扭转一个角度后释放，观察到小车______，这说明相互平衡的两个力作用在______；
（3）实验中为了减小摩擦力对实验的影响，应选择质量较______的砝码进行实验。（选填“大”或“小”）
【答案】 （1） 大小相等 方向相反 （2） 转动 同一直线上 （3） 大
【解析】（1）在两托盘中放入质量相等的砝码，左右两侧拉力相等，小车平衡；在两托盘中放入质量不相等的砝码，左右两侧拉力不相等，小车不能平衡， 说明相互平衡的两个力大小相等；
把两个托盘放在小车的同一侧，放入质量相等的砝码，小车受到的这两个力的方向相同，不能平衡，说明这说明相互平衡的两个力方向相反。
（2）将已经平衡的小车扭转一个角度后，小车受到的这两个力就不在同一条直线上，结果小车会转动，直到这两个力在同一条直线上，说明相互平衡的两个力作用在同一条直线上。
（3）砝码质量越大，对小车的拉力就越大，摩擦力对实验的影响就会越小。
8. （2022山东聊城）在探究“二力平衡的条件”实验中，小聪同学采用的实验装置如图甲所示，小明同学采用的实验装置如图乙所示。
（1）老师指出图乙的装置更科学，原因是选用小车，可以减小___________对实验结果的影响；
（2）实验中判断小车是否受平衡力作用的依据是小车保持___________（选填“静止”或“匀速直线运动”）状态；
（3）左右两盘放质量相等的砝码，小车保持静止。将左盘中再添加一个砝码，小车将运动，说明彼此平衡的两个力大小___________；
（4）小车处于静止后，保持与的大小不变，把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放，小车将转动，说明彼此平衡的两个力必须在___________上。
【答案】 （1）摩擦力 （2）静止 （3）相等 （4） 同一直线
【解析】（1）实验中选用小车为研究对象，滚动摩擦代替滑动摩擦，可以减小摩擦力对实验结果的影响。
（2）实验中通过观察小车能否静止，确定其是否处于平衡状态，如果小车处于静止状态，说明小车受到平衡力的作用。
（3）实验时，向左盘和右盘同时加入相等质量的砝码时，小车在水平方向受到的拉力相等，处于静止状态，将左盘中再添加一个砝码，小车将运动，这表明平衡的两个力需要大小相等。
（4）把小车转过一个角度，然后松手，观察到小车转动，最后恢复到静止状态，说明小车在水平方向上受到的两个力在同一条直线上时才能平衡。
9．实验小组用如图所示的实验来探究二力平衡的条件，实验中每个钩码重力相同，摩擦力忽略不计。
（1）如图甲装置，当左右两端同时各挂两个钩码时，小车静止，此时F1、F2的大小 _______方向_______；当左右两端同时取下一个钩码时，如图乙，小车仍静止，此时F3_______F4；当右端再挂上一个钩码时，如图丙，小车做加速运动，此时F5______F6。
（2）在图甲实验的基础上，将小车扭转一个角度，松手后，小车将______（选填“保持静止”或“扭转回来”），这一步骤说明二力平衡时，要满足二个力在_______上的条件。
（3）对比甲、乙、丙三次实验，当小车静止时，水平方向上受到的两个力大小______，还能看出小车受非平衡力作用时，运动状态将_______。
【答案】（1）相等 相反 = ＜ （2）扭转回来 同一直线 （3）相等 改变
【解析】（1）图甲小车左边挂2个钩码，右边挂2个钩码，左右两边的钩码个数相同，则左右两边钩码的重力相同，所以拉力大小相等，方向相反，小车处于静止状态，即F1＝F2。
图乙小车仍静止，即仍处于平衡状态，则F3＝F4。
图丙右边钩码个数大于左边钩码个数，则F5＜F6，小车将向右做加速运动。
（2）图甲实验的基础上，将小车扭转一个角度，二力不在同一条直线上，松手后小车会发生转动，直到两边的拉线在同一条直线上；这样做说明两个力若平衡必须作用在同一直线上。
（3）对比甲、乙、丙三次实验可知，当小车静止时，水平方向上受到两个力的大小相等，方向相反。由图丙可知，小车受非平衡力作用时，运动状态将改变。
10.如图甲所示，是小华探究“二力平衡条件”的实验。

（1）装置中使用定滑轮是利用它能够__________的特点。
（2）当左、右两盘中的砝码质量__________（选填“相等”或“不相等”）时，桌面上的小车处于静止状态，此时小车受到__________对平衡力的作用。
（3）小车处于静止后，保持F1与F2的大小不变，将小车扭转到如图乙所示的位置，松手后，小车将___________（选填“保持静止”或“扭转回来”）。这一步骤说明二力平衡时，要满足二个力在__________上的条件。
【答案】（1）改变力的方向 （2）相等 两 （3）扭转回来 同一直线
【解析】（1）使用定滑轮的特点是可以改变力的发方向。
（2）当左、右两盘中的砝码质量相等时，绳对小车在水平方向的拉力相等，桌面上的小车处于静止状态，说明此时小车受到重力和桌面的支持力、水平方向两个力，小车受到两对平衡力的作用。
（3）小车处于静止后，保持F1与F2的大小不变，将小车扭转到如图乙所示的位置，松手后，小车将扭转回来。这一步骤说明二力平衡时，要满足二个力在同一直线上的条件。
11.（2021·衡阳）小华同学用下面的装置探究二力平衡的条件，具体操作如下：
（1）如图甲所示，用直径略小于滑轮孔径的铁钉把三个滑轮、、分别钉在木板上，木板竖直挂起待用，用大号缝衣针把细线沿轻质塑料块的中心轴线穿过，并在紧靠塑料块的两侧各打一线结，使塑料块与细线固定在一起，且塑料块不与木板接触。将塑料块由静止开始运动，实验表明，作用在同一个物体上的两个力，方向相反，但________不相等，则这两个力不平衡。
（2）按住塑料块，把跨过轮的细线移到轮上，在两线端挂上相同质量的钩码，松手后塑料块由静止开始转动，如图乙所示。按住塑料块，把跨过轮的细线移到轮上，把塑料块转过，松手后塑料块由静止开始转动，如图丙所示。由此表明，作用在同物体上的两个力，如果仅仅大小相等，方向成某一角度或方向相反但_________，这两个力不平衡。
（3）在探究同一问题时，另一同学将木块放在水平桌面上，设计了如图丁所示的实验，同学们认为小华的实验优于此实验，其主要原因是___________。
A．塑料块容易扭转
B．塑料块是比较容易获取的材料
C．减少了摩擦力对实验结果的影响
【答案】（1）大小；（2）不在同一直线上；（3）C。
【解析】（1）由图甲知道，作用在同一个物体上的两个力大小等于钩码的重力，方向相反，由于大小不相等，物体不能处于平衡态，所以，这两个力不平衡。
（2）由图乙、丙知道，两个大小相等，方向成某一角度或方向相反但不在同一直线上的力作用下，物体不能处于平衡态，即这两个力不是平衡力。
（3）两图相比知道，甲图可减小摩擦力对实验的影响，故选C。
12.如图甲所示是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。
（1）实验中的研究对象是________（选填“卡片”或“钩码”），通过调整________来改变拉力的大小。
（2）当小卡片平衡时，小华将小卡片转过一个角度，松手后小卡片________（能/不能）平衡，设计此实验步骤的目的是为了探究________。
（3）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在图甲所示情况下，小华下一步的操作是________。
（4）小红同学也对同一问题进行了探究，但他在左右支架上装配两个滑轮时没有安装成相同高度（如图乙所示），你认为能否用小红的装置进行实验________（选填“能”或“不能”）。
（5）在探究同一问题时，小明将木块放在水平桌面上，设计了如图丙所示的实验，同学们认为小华的实验优于小明的实验。其主要原因是________。
A．减少摩擦力对实验结果的影响
B．小卡片是比较容易获取的材料
C．容易让小卡片在水平方向上保持平衡
D．小卡片容易扭转
【答案】（1）卡片；钩码的数量；（2）不能；不在同一直线上的两个力是否平衡；（3）用剪刀将卡片剪成两半；（4）能；（5）A。
【解析】（1）图甲中的研究对象是小卡片，实验中拉力的大小是通过钩码的数量来反映的；
（2）小卡片转过一个角度，小卡片两端的拉力就不在一条直线上，纸片就会转动，说明了不在同一直线上的两个力不能平衡；
（3）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，则小卡片上受到的两个拉力应分别作用在两个物体上，所以下一步的操作是：将卡片从中间剪开；
（4）因为左右两侧各通过一个定滑轮，定滑轮的位置虽然不等高，但是当两个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上，作用在同一个物体上时，小卡片还是处于静止状态，照样能完成实验；
（5）小华实验用的小卡片重力小，悬在空中不受摩擦力影响；小明实验用的木块放在水平桌面上，木块和桌面之间存在摩擦力，摩擦力是不能消除的，实验要受到摩擦力影响。所以还是小华的实验方案好，故选A。
13.如图所示，是小华同学探究二力平衡条件的实验情景。实验步骤如下：
（1）将系于小卡片（重力可忽略不计）两个对角的细线分别跨过支架上的滑轮，在细线的两端挂上钩码，使作用在小卡片的两个拉力方向相反。
A B C
（2）保持两个拉力在同一直线上，调整细线两端的钩码，当两端钩码的质量________时，小卡片平衡，如图A所示。
（3）将图A中的小卡片转过一个角度，并保持两个拉力方向相反，如图B所示，松开手后小卡片_____平衡（选填“能”或“不能”）。
（4）当小卡片平衡时，用剪刀沿虚线剪断小卡片（如图C所示），发现小卡片不能保持平衡．本实验采用的实验方法是：_________。
【答案】（2）相等（3）不能（4）控制变量法 反证法
【解析】（2）保持两个拉力在同一直线上，调整细线两端的钩码，当两端钩码的质量相等时，卡片受到向左和向右的两个拉力相等，小卡片平衡。
（3）将图A中的小卡片转过一个角度，并保持两个拉力方向相反，如图B所示，松开手后小卡片会转动，不会平衡。
（4）当小卡片平衡时，用剪刀沿虚线剪断小卡片（如图C所示），发现小卡片不能保持平衡．本实验采用的实验方法是控制变量法和反证法。
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