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专题08.2 二力平衡
知识点1：力的平衡
1.平衡状态：物体受到两个力（或多个力）作用时，如果能保持静止或者匀速直线运动，我们就说物体处
于平衡状态。
2.平衡力：使物体处于平衡状态的两个力（或多个力）。
3.二力平衡的条件：作用在同一物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，并且作用在一条直线上，这
两个力就彼此平衡。
知识点2：二力平衡的应用
1.己知一个力的大小和方向，可确定另一个力的大小和方向。
2.根据物体的受力情况，判断物体是否处于平衡状态。
知识点3：力和运动的关系
1.不受力或受平衡力，物体保持静止或者匀速直线运动状态。
2.受非平衡力，运动状态发生改变。
平衡力与作用力和反作用力的对比
分类 平衡力 相互作用力
物体受到两个力作用而处于平衡状态，这两 物体间发生相互作用时产生的两个力叫做
定义
个力叫做平衡力 相互作用力
受力物体是同一物体②性质可能不相同的两 分别作用在两个物体上，它们互为受力物
不同点
个力 体和施力物体②性质相同的两个力
共同点 两个力大小相等，方向相反，作用在一条直线上;施力物体分别是两个物体.知识点1：力的平衡
【例题1】（2020天津）一辆在水平道路上做匀速直线运动的汽车，它受到的平衡力有（ ）
A. 一对 B. 二对 C. 三对 D. 四对
【答案】B
【解析】因汽车做匀速直线运动，处于平衡状态，受平衡力作用，在水平方向上，受牵引力和阻力的作用，
两个力作用于汽车，大小相等，方向相反，作用于同一条直线，是一对平衡力；在竖直方向，受重力和水
平面对汽车的支持力作用，两个力作用于汽车，大小相等，方向相反，作用于同一条直线，是一对平衡力；
故汽车受二对平衡力的作用。
知识点2：二力平衡的应用
【例题2】（2020安徽模拟）如图所示，一个重为G的物体放在水平地面上，在水平向右的拉力F作用下，
沿水平面向右作匀速直线运动，已知G＝40N，F＝10N。
（1）求运动过程中物体受到的滑动摩擦力f的大小；
（2）我们知道，滑动摩擦力f的大小是由物体接触面间的压力F和接触面的粗糙程度决定的。物理学中
N
用动摩擦因数μ表示接触面的粗糙程度，则有关系式f=μF成立。求图中物体与地面间的动摩擦因数
N
μ。
【答案】（1）10N（2）0.25
【解析】（1）因为物体做匀速运动，水平方向受力平衡，所以，f=F=10N
（2）当物体放在水平地面上时F=G=40N
N
由f=μF可得μ=0.25
N
知识点3：力和运动的关系
【例题3】（2019大连）足球大赛场景中体现出很多物理知识，请根据下面给出的示例再写出两条．
示例：用脚踢足球时，足球运动方向改变了．说明力是改变运动状态的原因。
（1） ；（2） ．【答案】（1）足球场上奔跑的运动员，相对看台上的观众是运动的。蕴含运动与静止的相对性；（2）停
在草地上的足球，受到平衡力作用。
【解析】足球赛场上的体育活动蕴含丰富的物理知识，比如重力、摩擦力、运动与静止的相对性、惯性、
平衡力、克服足球阻力做功、力是物体对物体的相互作用、力是改变物体运动状态的原因等。具体实例有
踢出球后，球不再受到脚的作用力，由于惯性，球还能继续运动；飞行中的球始终受到地球的重力，最终
会落向地面；球落到地面后要滚一段距离停下，是由于受到阻力的作用；停在草地上的球受到平衡力是地
对球的支持力和它受到的重力，这两个力都作用在球上，且大小相等、方向相反、作用在同一直线上等。
知识点4：平衡力与作用力和反作用力的对比
【例题4】（2020·安徽）如图所示，一轻质弹簧（即重力不计），上端挂在铁架台的水平横杆上，下端
挂一重为G的小球并保持静止。图中分别出了该状态下小球和弹簧的受力示意图。下列判断正确的是
（ ）
A. G与F是一对平衡力
3
B. G与F是一对相互作用力
3
C. F与F是一对平衡力
1 2
D. F与F是一对相互作用力
1 2
【答案】D
【解析】重为G小球悬挂在铁架台的水平横杆上，由图可知F 是弹簧对小球的拉力，F是小球对弹簧的
1 2
拉力，F是铁架台的水平横杆对弹簧的拉力；根据平衡条件可知，重力G与F是一对平衡力，F和F是一
3 1 2 3
对平衡力，F 与F是一对相互作用力，G与F是既不是平衡力也不是相互作用力。故ABC错误，D正确。
1 2 31.一个物体在两个力的作用下保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这两个力_______或二力平衡。
二力平衡的条件：（1）作用在__________上；（2）大小_______；（3）方向________。
【答案】平衡。同一直线；相等；相反。
【解析】一个物体在两个力的作用下保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这两个力平衡或二力平衡。
二力平衡的条件是：作用在_同一直线上；大小相等；方向相反。
2．下列说法正确的是（ ）
A．力是改变物体运动状态的原因
B．放在水平桌面上的书，受到的重力与桌面对它的支持力是一对平衡力
C．刹车时人会受到向前的惯性力
D．人沿杆竖直向上匀速爬行时，所受摩擦力方向竖直向上
【答案】ABD
【解析】（1）力是改变物体运动状态的原因，维持物体运动不需要力；
（2）平衡力：作用在同一个物体上，大小相等、方向相反、作用在同一直线上；
（3）物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性，惯性是物体的一种属性，不能说惯性力；
（4）人沿杆竖直向上匀速爬行，竖直方向受到的是平衡力，平衡力大小相等，方向相反。
A．力是改变物体运动状态的原因，不是维持运动状态的原因，故A正确；
B．放在水平桌面上的书，它受到的重力和桌面对它的支持力作用在同一个物体上，大小相等、方向相反、
作用在同一直线上，是一对平衡力，故B正确；
C．惯性是物体的一种属性，不是力，不能说受到惯性力的作用，故C错误；
D．人沿杆竖直向上匀速爬行时，摩擦力与重力平衡，大小相等、方向相反，因为重力方向竖直向下，所
以所受摩擦力方向竖直向上，故D正确。
3.下列关于力的说法正确的是（ ）
A．空中自由下落的小球速度越来越快，小球的惯性力越来越大
B．踢足球时脚对足球的力和足球对脚的力是一对平衡力
C．力的大小、方向和作用点都可能影响力的作用效果
D．物体的重心一定在物体上【答案】C
【解析】A．物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性，惯性不是力，故A错误；
B．踢足球时脚对足球的力和足球对脚的力是作用在不同物体的两个力，不是一对平衡力，故B错误；
C．力的大小、方向和作用点都可能影响力的作用效果，故C正确；
D．重心是物体的重力的作用点，重心不一定在物体上，如篮球，铁环等，故D错误。
4.在如图所示的四种情形中，属于二力平衡的是（ ）
【答案】B
【解析】二力平衡需要的条件是：作用在同一物体上的两个力，如果大小相等 、方向相反，并且在同一
条直线上。
A.两个力不在同一个物体上，这两个力不属于二力平衡；
B. 两个力在同一个物体上，大小相等 、方向相反，并且在同一条直线上。这两个力属于二力平衡；
C. 两个力在同一个物体上，方向也相反，也在同一条直线上，但大小不相等，这两个力不属于二力平衡；
D. 两个力在同一个物体上，大小相等 、方向相反，但不在同一条直线上。这两个力不属于二力平衡。
5．如图所示，刻度尺静止在手指上，请画出刻度尺所受力的示意图。
【答案】如图所示：【解析】刻度尺静止在手指上，则接触处为尺子的重心；刻度尺受到重力 G和手指对它的支持力F，且这
两个力平衡；重力从重心竖直向下画，支持力从重心竖直向上画，标出力的符号，注意两条线段的长度相
同。
一、选择题
1.（2020·江苏泰州）如图所示，直升飞机悬停在空中，不计浮力,下列说法正确的是（ ）
A. 螺旋桨对空气的作用力与直升飞机所受重力是一对相互作用力
B. 螺旋桨对空气的作用力与空气对螺旋桨的作用力是一对平衡力
C. 悬停在空中的直升飞机对地球没有作用力
D. 直升飞机所受向上的力的施力物体是空气
【答案】D
【解析】A．螺旋桨对空气的作用力向下，直升飞机所受重力方向也向下，所以这两个力不是一对相互作
用力；故A错误；
B．螺旋桨对空气的作用力受力物体是空气，空气对螺旋桨的作用力受力物体是螺旋桨，这两个力大小相
等，方向相反，作用在同一条直线上，是一对相互作用力，故B错误；
C．悬停在空中的直升飞机受到重力的作用，而重力的施力物体是地球，由于力的作用是相互的，所以悬
停在空中的直升飞机对地球也有力的作用，故C错误；
D．螺旋桨向下对空气施力，空气会对飞机向上施力，飞机便能上升，故D正确。
2．（2020四川遂宁）端午节小明到遂宁万达去买篮球，他站在商场匀速上升的自动扶梯上，听到楼下传
来好朋友小红熟悉的声音，下列对此描述正确的是（ ）A．以扶梯为参照物，小明是运动的
B．小明受到的重力和扶梯对他的支持力是一对平衡力
C．小明通过声音的音调确定是小红
D．小红发出的声音是声带振动产生的，可以在真空中传播
【答案】B
【解析】（1）在研究物体运动时，要选择参照的标准，即参照物，物体的位置相对于参照物发生变化，
则运动，不发生变化，则静止；
（2）平衡力的条件：大小相等、方向相反、作用在同一个物体上，作用在同一条直线上；
（3）音调指声音的高低；音色声音的品质与特色，音色可以辨别不同的发声体；
（4）声音是由物体的振动产生的，声音的传播是需要介质的。
A.以扶梯为参照物，小明的位置没有发生改变，所以是静止的，故A错误；
B.小明受到的重力和扶梯对他的支持力大小相等、方向相反、作用在同一个物体上，作用在同一条直线上，
是一对平衡力，故B正确；
C.不同人发出声音的音色一般不同，因此，小明是通过声音的音色确定是小红的，故C错误；
D.小红发出的声音是声带振动产生的，声音不能在真空中传播，故D错误。
3.（2019山东临沂）第24届冬奥会将于2022年2月4日至20日在北京市和张家口市联合举行。关于冬奥
会的部分比赛项目，下列分析正确的是（ ）
A. 被推出的冰壶在水平冰面上滑行时受力平衡
B. 短道速滑运动员匀速过弯道时运动状态不变
C. 滑雪运动员冲过终点后不能立即停下来是因为受到惯性的作用
D. 冰球运动员向后蹬冰面就会前进说明物体间力的作用是相互的
【答案】D
【解析】A.被推出的冰壶在水平冰面上滑行时做减速运动，处于非平衡状态，所以受力不平衡。故A错误；
B.短道速滑运动员匀速过弯道时运动方向发生改变，所以运动状态改变，故B错误；C.滑雪运动员冲过终点后不能立即停下来是因为运动员具有惯性，惯性不是力，不能说受到惯性的作用；
故C错误；
D.物体间力的作用是相互的，冰球运动员向后蹬冰面，冰面同时给运动员一个反作用，所以运动员就
会前进，故D正确。
4．（2019湖南长沙）如图所示，穿着早冰鞋的小玲用手推墙后，她由静止开始向后退。下列说法中正确
的
是（ ）
A．小玲后退的过程中，她的惯性逐渐变小
B．小玲后退的过程中，一直做匀速直线运动
C．小玲推墙时，墙对小玲的作用力等于小玲对墙的作用力
D．小玲推墙时，墙对小玲的作用力和小玲对墙的作用力是一对平衡力
【答案】C
【解析】
A．惯性大小只跟物体的质量大小有关，小玲后退的过程中质量不变，则她的惯性大小不会改变，故A错误；
B．小玲后退的过程中，在水平方向上只受到地面给她的阻力，所以做减速运动，最后停止，故B错误；
CD．小玲推墙时，墙对小玲的作用力与小玲对墙的作用力是作用在不同物体的两个力，属于相互作用力，
二者大小相等，但不是平衡力，故C正确，D错误。
5.（2019安徽省）如图，A、B两物块叠放在水平桌面上保持静止。图中分别给出了A、B的受力示意图。
下列说法正确的是（ ）
A. F 与G、F 两个力的合力是一对作用力与反作用力
2 A 1
B. F 与F 是一对作用力与反作用力
1 3C. G 与F 是一对平衡力
A 2
D. F 与F 是一对平衡力
2 1
【答案】 B
【解析】由图知，A物块受到向上的支持力F 、向下的重力G 、B对A向下的压力F ；B物块受到向上的支
2 A 1
持力F 和向下的重力G ，
3 B
A、以A为研究对象，A物块在水平桌面上保持静止，受力平衡；G 、F 两个力的合力方向向下，合力的大
A 1
小G+F＝F ，
A 1 2
则可知F 与G 、F 两个力的合力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，均作用在 A物块上，所以是
2 A 1
一对平衡力，不是一对相互作用力，A不符合题意；
B、B对A有向下的压力F ， 因力的作用是相互的，则A对B有向上的支持力F ， 所以F 与F 是一对
1 3 1 3
作用力与反作用力，B符合题意；
C、A物块处于静止状态，由图示和力的平衡条件可得：F ＝G+F ， 则G 与F 的大小不等，所以G 与F
2 A 1 A 2 A 2
不是一对平衡力，C不符合题意；
D、A物块处于静止状态，由力的平衡条件可得：F ＝G+F ， 则F 与F 的大小不等，所以F 与F 不是一
2 A 1 2 1 2 1
对平衡力，D不符合题意。
6.小汽车已经进入寻常百姓家庭，下列说法正确的是（ ）
A．小汽车在水平公路上静止时，汽车对地面的压力和地面对汽车的支持力是一对平衡力
B．小汽车在水平公路上高速行驶时，汽车对地面的压力小于汽车的重力
C．小汽车在水平公路上匀速直线行驶时，车轮不受摩擦力作用
D．使用安全带和安全气囊是为了减小惯性
【答案】B
【解析】（1）二力平衡的条件：大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在一个物体上；
（2）流体压强与流速的关系：流速越大，压强越小；
（3）小汽车在水平公路上匀速直线行驶时，所受牵引力与摩擦力平衡；
（4）一切物体都有惯性，惯性只有与质量有关。
A.汽车静止在路面上时，汽车对地面的压力和地面对汽车的支持力，二力作用在不同的物体上，因此二力
不是一对平衡力，故A错误；
B.小汽车高速行驶时，小汽车上方空气流动大于下方的空气流动，因此小汽车在竖直方向上受支持力和空
气向上的托力的作用，因此小汽车对路面的压力小于汽车的重力，故B正确；
C.根据摩擦力产生的条件可知，汽车在水平公路上匀速直线行驶时，受到摩擦力的作用，只是所受牵引力
与摩擦力大小相等、方向相反、在同一直线上，在同一物体上是一对平衡力，故C错误；D.惯性只有与质量有关，质量不变，惯性不变，故使用安全带和安全气囊不是为了减小惯性，而是为了减
小由于惯性带来的危害，故D错误。
7.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．
8.如图所示，小丽用力F把一才块压在竖直墙面上静止，现有以下受力分析，下述受力分析正确的是（
）
①小丽对木块的压力F和墙对木块的弹力是一对平衡力
②小丽对木块的压力F和木块的重力是一对平衡力
③木块受到的摩擦力和木块的重力是一对平衡力
④小丽对木块的压力F和木块对小丽的弹力是一对平衡力
A．只有①正确 B．只有④正确 C．只有①③正确 D．只有③④正确
【答案】C
【解析】木块处于静止，在竖直方向上受两个力而平衡，即重力和墙对木块的静摩擦力；木块在水平方向上受外力F和墙对木块的支持力，两个力是一对平衡力；平衡力作用在同一物体上，作用力和反作用力作
用在不同的物体上。
①小丽对木块的压力和墙对木块的弹力符合二力平衡的条件，是一对平衡力；
②小丽对木块的压力和木块的重力不在同一直线上，不是一对平衡力；
③木块受到的摩擦力和木块的重力满足二力平衡的条件，是一对平衡力；
④小丽对木块的压力和木块对手的弹力是一对相互作用力，不是平衡力。
二、填空题
9．（2019湖南株洲）立定跳高可分解为下蹲、蹬伸和腾空三个过程。图为某运动员下蹲后在蹬伸过程中
所受地面支持力F随时间t变化的关系。据图可知，该运动员受到的重力为 N；他在 （填
“t”“t”或“t”）时刻获得向上的最大速度。
1 2 3
【答案】500；t。
3
【解析】（1）运动员下蹲后、蹬伸前处于静止状态（图中0﹣t 这段时间），其受力平衡，重力和支持力
1
平衡，二力的大小相等，则由图象可知运动员的重力：G＝F＝500N；
（2）运动员受到地面的支持力F方向向上，运动员的重力G方向向下；
由图象可知：
t﹣t 内，F＞G，运动员所受合力向上，运动员向上加速运动，其速度增大。
1 2
t﹣t 内，F＞G，运动员所受合力向上，运动员继续向上加速运动，其速度增大。
2 3
t﹣t 内，F＜G，运动员受到合力向下，由于惯性运动员还是会继续向上运动但是向上的速度会减小；
3 4
所以，t﹣t 过程，运动员的速度一直增大；t﹣t 是减速，故t 时刻获得最大速度。
1 3 3 4 3
10.如图所示，体操运动员静止在平衡木上时，与运动员所受重力是一对平衡力的是 。平衡木受力
个数为 个。【答案】平衡木对运动员的支持力。3.
【解析】平衡力指作用在同一个物体上的两个力，大小相等、方向相反、作用在同一直线上。重力作用在
人体上，平衡木对运动员的支持力也作用在人体上，这2个力满足二力平衡条件。
对于平衡木而言：它受到重力作用、地面对其支持力作用、人体对其压力作用。所以它受到三个力。
三、作图题
11.（2019福建省）如图，悬挂在天花板下的电灯处于静止状态。画出电灯的受力示意图。
【答案】示意图如图。
【解析】悬挂在天花板下的电灯处于静止状态，受到重力和绳子对它的拉力作用，且是一对平衡力。电灯
受到的重力方向竖直向下，作用点在重心上，拉力方向沿绳子向上，作用点也画在电灯重心上，拉力与重
力大小相等。
12.（2020四川乐山市）如图所示，太阳能汽车在水平公路上向右匀速行驶，请在图中画出汽车受力的示
意图（力的作用点画在重心O点上）。【答案】
【解析】在水平公路上向右匀速行驶的太阳能汽车，在水平方向上受牵引力和摩擦力作用；在竖直方向受
重力和支持力作用；从重心分别沿竖直向下、竖直向上、水平向右、水平向左画一条带箭头的线段，分别
用符号G、F 、F 、F 表示；注意重力、支持力长度相等，牵引力、阻力长度相等。
支持力 牵引力 阻力
13．（2019贵州贵阳）如图所示，小球从离地足够高的O点以速度v竖直向上抛出，上升h后到达最高位
0
置A点，随即竖直下落到地面B点，它的运动的总路程为H，已知小球受到的空气阻力随速度的增大而增
大，且抛出时受到空气阻力和重力的大小相等。请在答题卡上的坐标中画出小球，从O点抛出到刚接触地
面B点的过程中，其速度v的大小随路程S变化的大致关系图像。
【答案】如图所示。
【解析】如图： O→A段：小球离开手后受到竖直向下的重力和空气阻力作用，小球重力不变，空气阻力
不断减小，合力减小，合力向下，小球进行减速运动，小球运动距离为h。
A点：小球在A点的瞬间速度为零，即在h点。
A→C：小球受到竖直向下的重力和竖直向上的空气阻力作用，小球重力不变，空气阻力不断增大，合力减
小，合力向下，小球进行加速运动小球运动的距离为大于h。
C点：小球在C点时竖直向下的重力和竖直向上的空气阻力是平衡力，C点低于0点。
C→B：小球进行匀速直线运动，运动到最低点B。
建立坐标系，横坐标为小球运动距离s，纵坐标为速度v，小球运动h后速度为零，这段时间内小球进行减速运动，运动到大于2h时即C点速度最大，这段时间小球进行加速运动，在C点之后匀速直线运动。
四、实验探究题
14.（2020·湖南常德）在探究“二力平衡条件”的实验中，实验装置如图所示。
(1)实验时，向左盘和右盘同时放入等重的砝码，这时木块保持静止，说明一对平衡力的_____； 但小明
在实验时发现，若向左盘和右盘同时放入不等重的砝码时木块仍然保持静止状态，则产生这一现象的原因
是________；
(2)现保持F与F相等，将木块换成小车，然后扭转一个角度，松手后，小车将________，设计这一步骤
1 2
的目的是为了验证二力平衡时的两个力一定________；
(3)如果将木块换成弹簧测力计，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)大小相等 木块与桌面间存在摩擦力 (2)转动回来 在同一直线上 (3)B
【解析】(1)左盘和右盘同时放入等重的砝码，则木块左右两边所受的拉力的大小相等，能处于静止状态，
所以能说明一对平衡力的大小相等。
小明在实验时，放入左右盘的砝码并不等重，但木块仍能保持静止，是因为木块与桌面之间有摩擦，所以
木块所受的左右两个拉力大小不等，但由于摩擦力的影响，还是能处于平衡状态。
(2)将木块换成小车后，小车与桌面 的摩擦力较小，小车所受的两个拉力大小虽然相等，但两个拉力的方
向不在同一直线上，于是两个拉力让小车转回原位，所以二力平衡时，两个力大小要相等，方向也需要在
同一直线上。
(3)把木块换成弹簧测力计后，在左右盘中放入5N的砝码，则弹簧测力计所受的拉力为5N，所以其示数为
5N，故B选项正确。
15．（2019四川内江）如图所示，是探究“二力平衡条件”的实验装置图。
（1）实验时使用小车而不使用木块，是因为小车与桌面间的 更小，从而减小对实验结果的影响。
（2）在实验开始时，由于粗心只在左盘中放入砝码，小车立即向左运动，在运动过程中，左盘中砝码的
重力势能将 ，动能将 。（选填“变大”、“变小”或“不变”）
（3）当两个盘中分别放上两个相同的砝码后，小车静止在桌面上，这说明二力平衡时，两个力的大小
。【答案】（1）摩擦力；（2）变小；变大；（3）相等。
【解析】（1）实验时使用小车而不使用木块，将滑动摩擦力变为滚动摩擦力，大大减小了摩擦，减小了
摩擦对实验的影响；
（2）小车向左运动过程中，左盘中砝码的质量不变，高度减小，重力势能将变小，砝码的速度增大，动
能将变大；
（3）当两个盘中分别放上两个相同的砝码后，由于砝码的重力相同，这两个力产生的拉力是一对平衡力，
小车就能保持静止，说明彼此平衡的两个力大小相等。
五、计算题
16.一列长为l=1500m的货运列车，在平直的轨道上匀速行驶，运动中所受阻力为f=4×105N。在要通过某
长度为L=600m的跨江大桥时，为提醒大桥上铁轨两旁的行人注意，处于车头的司机在机车到达桥头时拉响
汽笛，位于车尾的押运员经过t=4s听到汽笛声，已知空气中声速为v=340m/s，求：
1 1
（1）列车机车提供的牵引力F
（2）列车的行驶速度v
2
（3）列车通过大桥的时间t
2
【答案】（1）列车机车提供的牵引力F为4×105N；
（2）列车的行驶速度v 为35m/s，
2
（3）列车通过大桥的时间t 为60s．
2
【解析】（1）由于列车做匀速直线运动处于平衡状态，根据二力平衡条件有：F=f=4×105N，
（2）根据题意，由速度、路程和时间关系有：l=（v+v）t，
1 2 1
t=4s将I=1500m，v=340m/s，t=4s代入上式得：v=35m/s，
1 1 1 2
（3）L+l=vt，
2 2
将I=1500m，L=600m，v=35m/s，代入数据得：t=60s．
2 2
