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4. 氢气球下吊一小重物 G 在空气中做匀速直线运动，若不计空气阻力和风力影响，而小重物 G 恰能沿 MN 方向斜上升，图中气球和重物 G 在运动中所处的位置正确的是 (
A.
B.
C.
D.
D
)A.
B.
C.
D.
答案
D
解析
【分析】
要解决这道题，我们可以按以下思路思考：
1. 先确定研究对象为重物G，对其进行受力分析：不计空气阻力和风力时，重物仅受竖直向下的重力，以及气球对它的拉力。
2. 由于重物做匀速直线运动，处于平衡状态，根据平衡状态的受力特点，此时重物受到的力是平衡力。
3. 根据二力平衡的条件，平衡力必须大小相等、方向相反且作用在同一直线上。重力方向竖直向下，因此拉力必须竖直向上，即气球和重物G的连线应为竖直方向，与重物的运动方向MN无关。
4. 最后观察四个选项，找出连线竖直的选项即可。
【解析】
对重物G进行受力分析：
重物G受到竖直向下的重力$G_{重}$，以及气球对它的拉力$F_{拉}$。
因为重物G沿MN方向做匀速直线运动，处于平衡状态，根据二力平衡的条件：两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，可知拉力$F_{拉}$与重力$G_{重}$是一对平衡力。
由于重力方向竖直向下，所以拉力方向必须竖直向上，因此气球与重物G的连线应竖直，与运动方向MN无关。
观察选项，只有D选项中气球和重物的连线为竖直方向，符合要求。
【答案】
D
【知识点】
二力平衡条件，受力分析，平衡状态判断
【点评】
本题容易被物体的斜向上运动方向误导，误以为拉力方向与运动方向一致，解题的关键是抓住平衡状态下的受力特点，明确二力平衡的方向要求，不受运动方向的干扰。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，我们可以按以下思路思考：
1. 先确定研究对象为重物G，对其进行受力分析：不计空气阻力和风力时，重物仅受竖直向下的重力，以及气球对它的拉力。
2. 由于重物做匀速直线运动，处于平衡状态，根据平衡状态的受力特点，此时重物受到的力是平衡力。
3. 根据二力平衡的条件，平衡力必须大小相等、方向相反且作用在同一直线上。重力方向竖直向下，因此拉力必须竖直向上，即气球和重物G的连线应为竖直方向，与重物的运动方向MN无关。
4. 最后观察四个选项，找出连线竖直的选项即可。
【解析】
对重物G进行受力分析：
重物G受到竖直向下的重力$G_{重}$，以及气球对它的拉力$F_{拉}$。
因为重物G沿MN方向做匀速直线运动，处于平衡状态，根据二力平衡的条件：两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，可知拉力$F_{拉}$与重力$G_{重}$是一对平衡力。
由于重力方向竖直向下，所以拉力方向必须竖直向上，因此气球与重物G的连线应竖直，与运动方向MN无关。
观察选项，只有D选项中气球和重物的连线为竖直方向，符合要求。
【答案】
D
【知识点】
二力平衡条件，受力分析，平衡状态判断
【点评】
本题容易被物体的斜向上运动方向误导，误以为拉力方向与运动方向一致，解题的关键是抓住平衡状态下的受力特点，明确二力平衡的方向要求，不受运动方向的干扰。
【难度系数】
0.6
5. 起重机以 1 m/s 的速度匀速吊起一个重物，钢丝绳对重物的拉力是 3 000 N. 若起重机吊着这个物体以 2 m/s 的速度匀速下降，这时钢丝绳对重物的拉力是 (
A.12 000 N
B.6 000 N
C.3 000 N
D.无法判定
C
)A.12 000 N
B.6 000 N
C.3 000 N
D.无法判定
答案
C
解析
【分析】
要解决这道题，首先需明确平衡状态的定义和二力平衡的条件：当物体做匀速直线运动时，处于平衡状态，此时受到的力为平衡力，平衡力大小相等、方向相反、作用在同一物体且同一直线上。
首先分析匀速吊起的情况：重物以1m/s匀速上升，处于平衡状态，钢丝绳拉力与重物重力是一对平衡力，因此重力大小等于拉力，即$G=3000\ \mathrm{N}$。
再分析匀速下降的情况：重物以2m/s匀速下降，仍做匀速直线运动，处于平衡状态，此时钢丝绳拉力与重力仍是一对平衡力，根据二力平衡条件，拉力大小等于重力，与运动方向、速度大小无关，所以拉力仍为3000N。
【解析】
1. 当起重机以1m/s的速度匀速吊起重物时，重物做匀速直线运动，处于平衡状态，钢丝绳对重物的拉力与重物的重力是一对平衡力。根据二力平衡条件，二力大小相等，因此重物的重力：
$ G = F_{拉1} = 3000\ \mathrm{N} $
2. 当起重机以2m/s的速度匀速下降时，重物仍做匀速直线运动，处于平衡状态，钢丝绳对重物的拉力与重物的重力仍然是一对平衡力。根据二力平衡条件，此时拉力：
$ F_{拉2} = G = 3000\ \mathrm{N} $
【答案】
C
【知识点】
二力平衡条件、平衡状态判定
【点评】
本题核心考查二力平衡条件的应用，关键是明确物体做匀速直线运动时，无论运动方向和速度大小如何，均处于平衡状态，受力平衡，避免被速度和运动方向干扰。
【难度系数】
0.8
要解决这道题，首先需明确平衡状态的定义和二力平衡的条件：当物体做匀速直线运动时，处于平衡状态，此时受到的力为平衡力，平衡力大小相等、方向相反、作用在同一物体且同一直线上。
首先分析匀速吊起的情况：重物以1m/s匀速上升，处于平衡状态，钢丝绳拉力与重物重力是一对平衡力，因此重力大小等于拉力，即$G=3000\ \mathrm{N}$。
再分析匀速下降的情况：重物以2m/s匀速下降，仍做匀速直线运动，处于平衡状态，此时钢丝绳拉力与重力仍是一对平衡力，根据二力平衡条件，拉力大小等于重力，与运动方向、速度大小无关，所以拉力仍为3000N。
【解析】
1. 当起重机以1m/s的速度匀速吊起重物时，重物做匀速直线运动，处于平衡状态，钢丝绳对重物的拉力与重物的重力是一对平衡力。根据二力平衡条件，二力大小相等，因此重物的重力：
$ G = F_{拉1} = 3000\ \mathrm{N} $
2. 当起重机以2m/s的速度匀速下降时，重物仍做匀速直线运动，处于平衡状态，钢丝绳对重物的拉力与重物的重力仍然是一对平衡力。根据二力平衡条件，此时拉力：
$ F_{拉2} = G = 3000\ \mathrm{N} $
【答案】
C
【知识点】
二力平衡条件、平衡状态判定
【点评】
本题核心考查二力平衡条件的应用，关键是明确物体做匀速直线运动时，无论运动方向和速度大小如何，均处于平衡状态，受力平衡，避免被速度和运动方向干扰。
【难度系数】
0.8
6. 如图所示，物体甲、乙叠放在水平地面上，在 5 N 的水平拉力 F 的作用下一起向右做匀速直线运动，不计空气阻力. 下列说法正确的是 (
A.甲受到的摩擦力大小为 5 N
B.甲受到的摩擦力方向水平向右
C.乙受到的摩擦力大小为 5 N
D.乙受到的摩擦力方向水平向右
C
)A.甲受到的摩擦力大小为 5 N
B.甲受到的摩擦力方向水平向右
C.乙受到的摩擦力大小为 5 N
D.乙受到的摩擦力方向水平向右
答案
C
解析
【分析】
要解决这道题，我们需要分别对甲、乙两个物体进行受力分析，结合二力平衡的条件判断摩擦力的有无、大小和方向：
1. 先分析甲：甲随乙一起做匀速直线运动，水平方向上甲没有受到拉力等其他外力，若甲受到乙的摩擦力，那么甲的受力就不平衡，无法保持匀速直线运动，所以甲、乙之间没有摩擦力，由此可判断A、B选项错误。
2. 再分析乙：乙在水平拉力$ F=5N $的作用下做匀速直线运动，水平方向上拉力和地面对乙的摩擦力是一对平衡力，根据二力平衡条件，这两个力大小相等、方向相反，所以乙受到的摩擦力大小为5N，方向水平向左，据此判断C选项正确，D选项错误。
【解析】
对甲受力分析：甲随乙匀速直线运动，水平方向无外力作用，若受摩擦力则受力不平衡，不符合匀速直线运动状态，因此甲不受摩擦力，故A、B错误。
对乙受力分析：乙水平方向受向右的拉力$ F=5N $，因乙做匀速直线运动，水平方向受力平衡，所以地面对乙的摩擦力与拉力是一对平衡力，根据二力平衡条件，摩擦力大小$ f=F=5N $，方向水平向左，故C正确，D错误。
【答案】
C
【知识点】
二力平衡条件，摩擦力判断
【点评】
本题考查了二力平衡条件的应用以及摩擦力的判断，解题关键是正确对物体进行受力分析，明确匀速直线运动状态下物体受力平衡。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，我们需要分别对甲、乙两个物体进行受力分析，结合二力平衡的条件判断摩擦力的有无、大小和方向：
1. 先分析甲：甲随乙一起做匀速直线运动，水平方向上甲没有受到拉力等其他外力，若甲受到乙的摩擦力，那么甲的受力就不平衡，无法保持匀速直线运动，所以甲、乙之间没有摩擦力，由此可判断A、B选项错误。
2. 再分析乙：乙在水平拉力$ F=5N $的作用下做匀速直线运动，水平方向上拉力和地面对乙的摩擦力是一对平衡力，根据二力平衡条件，这两个力大小相等、方向相反，所以乙受到的摩擦力大小为5N，方向水平向左，据此判断C选项正确，D选项错误。
【解析】
对甲受力分析：甲随乙匀速直线运动，水平方向无外力作用，若受摩擦力则受力不平衡，不符合匀速直线运动状态，因此甲不受摩擦力，故A、B错误。
对乙受力分析：乙水平方向受向右的拉力$ F=5N $，因乙做匀速直线运动，水平方向受力平衡，所以地面对乙的摩擦力与拉力是一对平衡力，根据二力平衡条件，摩擦力大小$ f=F=5N $，方向水平向左，故C正确，D错误。
【答案】
C
【知识点】
二力平衡条件，摩擦力判断
【点评】
本题考查了二力平衡条件的应用以及摩擦力的判断，解题关键是正确对物体进行受力分析，明确匀速直线运动状态下物体受力平衡。
【难度系数】
0.6
7. 用磁铁吸引光滑水平桌面上的铁钉，铁钉受到吸引而没有与磁铁接触，处于静止状态，如图所示. 磁铁对铁钉的作用力的方向是 (
A.竖直向上
B.向右上方
C.竖直向下
D.向左上方
A
)A.竖直向上
B.向右上方
C.竖直向下
D.向左上方
答案
A
解析
【分析】
要确定磁铁对铁钉作用力的方向，需结合受力平衡条件与受力分析判断：
1. 铁钉静止在光滑水平桌面上，处于平衡状态，所受合力为零；
2. 铁钉受竖直向下的重力、竖直向上的桌面支持力，以及磁铁的作用力；
3. 由于桌面光滑，不存在摩擦力，若磁铁的作用力有水平分量，铁钉在水平方向将无对应平衡力，会发生运动，与“静止”的状态矛盾，因此磁铁的作用力只能沿竖直方向；
4. 为保持受力平衡，重力与支持力均为竖直方向，故磁铁对铁钉的作用力方向为竖直向上，使三个力的合力为零。
【解析】
1. 确定运动状态：铁钉静止，处于平衡状态，所受合力为$ 0 $。
2. 受力分析：
重力：方向竖直向下；
桌面支持力：方向竖直向上；
磁铁的作用力：待确定方向。
3. 结合光滑桌面条件：桌面光滑，无摩擦力，因此铁钉水平方向不受力。若磁铁的作用力存在水平分量，铁钉水平方向合力不为$ 0 $，无法保持静止，故磁铁的作用力无水平分量，仅沿竖直方向。
4. 平衡条件验证：重力与支持力为竖直方向，为使合力为$ 0 $，磁铁对铁钉的作用力方向必须为竖直向上，与重力、支持力平衡。
综上，答案选A。
【答案】
A
【知识点】
受力平衡分析、受力分析方法、光滑面受力特点
【点评】
本题考查受力平衡的应用，核心是利用“光滑桌面无摩擦力”的条件，结合平衡状态判断力的方向，要求学生能准确分析物体受力，理解力的平衡条件的应用。
【难度系数】
0.6
要确定磁铁对铁钉作用力的方向，需结合受力平衡条件与受力分析判断：
1. 铁钉静止在光滑水平桌面上，处于平衡状态，所受合力为零；
2. 铁钉受竖直向下的重力、竖直向上的桌面支持力，以及磁铁的作用力；
3. 由于桌面光滑，不存在摩擦力，若磁铁的作用力有水平分量，铁钉在水平方向将无对应平衡力，会发生运动，与“静止”的状态矛盾，因此磁铁的作用力只能沿竖直方向；
4. 为保持受力平衡，重力与支持力均为竖直方向，故磁铁对铁钉的作用力方向为竖直向上，使三个力的合力为零。
【解析】
1. 确定运动状态：铁钉静止，处于平衡状态，所受合力为$ 0 $。
2. 受力分析：
重力：方向竖直向下；
桌面支持力：方向竖直向上；
磁铁的作用力：待确定方向。
3. 结合光滑桌面条件：桌面光滑，无摩擦力，因此铁钉水平方向不受力。若磁铁的作用力存在水平分量，铁钉水平方向合力不为$ 0 $，无法保持静止，故磁铁的作用力无水平分量，仅沿竖直方向。
4. 平衡条件验证：重力与支持力为竖直方向，为使合力为$ 0 $，磁铁对铁钉的作用力方向必须为竖直向上，与重力、支持力平衡。
综上，答案选A。
【答案】
A
【知识点】
受力平衡分析、受力分析方法、光滑面受力特点
【点评】
本题考查受力平衡的应用，核心是利用“光滑桌面无摩擦力”的条件，结合平衡状态判断力的方向，要求学生能准确分析物体受力，理解力的平衡条件的应用。
【难度系数】
0.6
8. 如图所示，同一长方体木块先后以相同的速度$v$，在同一水平面上被匀速直线拉动，甲图中平放，乙图中竖放，丙图中平放且在上面叠放一重物(重物与木块相对静止)，木块所受的水平拉力分别为$F_甲$、$F_乙$、和$F_丙$，则 (
A.$F_甲＜F_乙＜F_丙$
B.$F_甲=F_乙=F_丙$
C.$F_甲=F_乙＜F_丙$
D.$F_甲＜F_乙=F_丙$
C
)A.$F_甲＜F_乙＜F_丙$
B.$F_甲=F_乙=F_丙$
C.$F_甲=F_乙＜F_丙$
D.$F_甲＜F_乙=F_丙$
答案
C
解析
【分析】
要比较三个拉力的大小，首先明确：当物体做匀速直线运动时，水平拉力与滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等，因此只需比较滑动摩擦力的大小即可。滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关，与接触面积无关。
1. 比较甲、乙：同一木块，平放和竖放时，对水平面的压力都等于木块的重力，压力大小相等；接触面都是同一水平面，粗糙程度相同，接触面积不同但不影响滑动摩擦力大小，所以甲、乙的滑动摩擦力相等，拉力也相等，即$F_甲=F_乙$。
2. 比较甲、丙：丙中木块上叠放了重物，此时木块对水平面的压力等于木块重力加重物重力，比甲中的压力大；接触面粗糙程度相同，所以丙的滑动摩擦力更大，对应的拉力$F_丙$更大。
综上可得出三个拉力的大小关系。
【解析】
当木块做匀速直线运动时，水平拉力与滑动摩擦力是一对平衡力，即$F=f$。
对于甲、乙：
同一木块，对水平面的压力$F_压=G_木$，压力大小相等；接触面粗糙程度相同，滑动摩擦力与接触面积无关，因此$f_甲=f_乙$，所以$F_甲=F_乙$。
对于甲、丙：
丙中木块上叠放重物，对水平面的压力$F_压'=G_木+G_物$，压力大于甲中的压力；接触面粗糙程度相同，根据滑动摩擦力的影响因素，压力越大，滑动摩擦力越大，因此$f_丙＞f_甲$，所以$F_丙＞F_甲$。
由此可得：$F_甲=F_乙＜F_丙$。
【答案】
C
【知识点】
滑动摩擦力的影响因素、二力平衡
【点评】
本题考查滑动摩擦力的影响因素和二力平衡的应用，关键是明确滑动摩擦力只与压力和接触面粗糙程度有关，与接触面积无关，同时要结合二力平衡条件将拉力与摩擦力联系起来分析。
【难度系数】
0.7
要比较三个拉力的大小，首先明确：当物体做匀速直线运动时，水平拉力与滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等，因此只需比较滑动摩擦力的大小即可。滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关，与接触面积无关。
1. 比较甲、乙：同一木块，平放和竖放时，对水平面的压力都等于木块的重力，压力大小相等；接触面都是同一水平面，粗糙程度相同，接触面积不同但不影响滑动摩擦力大小，所以甲、乙的滑动摩擦力相等，拉力也相等，即$F_甲=F_乙$。
2. 比较甲、丙：丙中木块上叠放了重物，此时木块对水平面的压力等于木块重力加重物重力，比甲中的压力大；接触面粗糙程度相同，所以丙的滑动摩擦力更大，对应的拉力$F_丙$更大。
综上可得出三个拉力的大小关系。
【解析】
当木块做匀速直线运动时，水平拉力与滑动摩擦力是一对平衡力，即$F=f$。
对于甲、乙：
同一木块，对水平面的压力$F_压=G_木$，压力大小相等；接触面粗糙程度相同，滑动摩擦力与接触面积无关，因此$f_甲=f_乙$，所以$F_甲=F_乙$。
对于甲、丙：
丙中木块上叠放重物，对水平面的压力$F_压'=G_木+G_物$，压力大于甲中的压力；接触面粗糙程度相同，根据滑动摩擦力的影响因素，压力越大，滑动摩擦力越大，因此$f_丙＞f_甲$，所以$F_丙＞F_甲$。
由此可得：$F_甲=F_乙＜F_丙$。
【答案】
C
【知识点】
滑动摩擦力的影响因素、二力平衡
【点评】
本题考查滑动摩擦力的影响因素和二力平衡的应用，关键是明确滑动摩擦力只与压力和接触面粗糙程度有关，与接触面积无关，同时要结合二力平衡条件将拉力与摩擦力联系起来分析。
【难度系数】
0.7
9. 如图所示，用$F=12$N 的水平向右的拉力匀速拉动物块 A 时，物块 B 相对于地面静止不动，此时弹簧测力计的示数为 4 N，则物块 B 所受的摩擦力的大小及方向为 (
A.4 N，水平向右
B.4 N，水平向左
C.8 N，水平向右
D.8 N，水平向左
A
)A.4 N，水平向右
B.4 N，水平向左
C.8 N，水平向右
D.8 N，水平向左
答案
A
解析
【分析】
首先确定物块B的运动状态：B相对于地面静止，处于平衡状态，水平方向受力平衡。接着分析B的水平受力：弹簧测力计对B有向左的拉力（示数为4N），同时B会受到A对它的摩擦力。根据二力平衡条件，这两个力大小相等、方向相反；再结合相对运动判断摩擦力方向：A向右匀速运动，B相对于A向左运动，所以A对B的摩擦力方向与相对运动方向相反，即水平向右。
【解析】
物块B相对于地面静止，处于平衡状态，在水平方向上受到两个力：弹簧测力计向左的拉力（大小为4N）、物块A对B的摩擦力。
根据二力平衡条件，这两个力大小相等、方向相反，因此摩擦力大小为4N；
由于物块A向右匀速运动，物块B相对于A向左运动，根据摩擦力方向与相对运动方向相反的规律，可知A对B的摩擦力方向为水平向右。
【答案】
A
【知识点】
二力平衡、摩擦力方向判断
【点评】
本题核心考查二力平衡条件的应用和摩擦力方向的判断，解题关键是明确研究对象的运动状态，准确分析受力，结合相对运动关系确定摩擦力方向，难度适中，注重基础知识点的综合运用。
【难度系数】
0.6
首先确定物块B的运动状态：B相对于地面静止，处于平衡状态，水平方向受力平衡。接着分析B的水平受力：弹簧测力计对B有向左的拉力（示数为4N），同时B会受到A对它的摩擦力。根据二力平衡条件，这两个力大小相等、方向相反；再结合相对运动判断摩擦力方向：A向右匀速运动，B相对于A向左运动，所以A对B的摩擦力方向与相对运动方向相反，即水平向右。
【解析】
物块B相对于地面静止，处于平衡状态，在水平方向上受到两个力：弹簧测力计向左的拉力（大小为4N）、物块A对B的摩擦力。
根据二力平衡条件，这两个力大小相等、方向相反，因此摩擦力大小为4N；
由于物块A向右匀速运动，物块B相对于A向左运动，根据摩擦力方向与相对运动方向相反的规律，可知A对B的摩擦力方向为水平向右。
【答案】
A
【知识点】
二力平衡、摩擦力方向判断
【点评】
本题核心考查二力平衡条件的应用和摩擦力方向的判断，解题关键是明确研究对象的运动状态，准确分析受力，结合相对运动关系确定摩擦力方向，难度适中，注重基础知识点的综合运用。
【难度系数】
0.6
