最新简单机械经典例题经典
一、简单机械选择题
1.如图所示 , 用滑轮组提升重物时, 重 200N的物体在5s 内匀速上升了1m.已知拉绳子的力
F 为 120N,如果不计绳重及摩擦,
则提升重物的过程中
A.绳子自由端被拉下3m B.拉力 F 做的功为200J
C.滑轮组的机械效率是83.3% D.拉力 F 的功率是40W
【答案】C
【解析】
【详解】
A 、物重由两段绳子承担,因此,当物体提升1m 时,绳子的自由端应被拉下2m,故 A 错误;
B、拉力为120N,绳子的自由端应被拉下2m,则拉力做功为:
,故 B 错误;
C、滑轮组的机械效率,故C正确;
D、拉力 F 的功率,故D错误.
故选 C.
【点睛】
涉及机械效率的问题时,关键是要清楚总功、有用功、额外功都在哪,特别要清楚额外功
是对谁做的功,弄清楚这些功后,求效率和功率就显得简单了。
2.如图所示,用滑轮组在 4s 内将重为 140N 的物体匀速提升 2m ,若动滑轮重 10N,石计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。则在此过程中,下列说法正确的是
A.拉力 F 为 75N
B.绳子自由端向上移动了4m
C.滑轮组的机械效率约为93.3%
D.提升 200N 重物时,滑轮组机械效率不变【答案】 C
【解析】
【详解】
A .由图可知, n=3,不计摩擦及绳重,拉力:
F= 1
( G+G 动) =
1
×( 140N+10N ) =50N ,故 A 错误;33
B.则绳端移动的距离:s=3h=3× 2m=6m ,故 B 错误;C.拉力做功: W 总 =Fs=50N ×6m=300J ,
有用功: W 有用 =Gh=140N ×2m=280J,
滑轮组的机械效率:=W有用
280J× 100% ≈93.3%,故 C 正确。
× 100%=
W总300J
D.提升 200N 重物时,重物重力增加,据=W
有用Gh G
==可知滑轮组机W总Gh G动 h G G动
械效率变大,故 D 错误。
3.如图用同一滑轮,沿同一水平面拉同一物体做匀速直线运动,所用的拉力分别
为F2、 F3,下列关系中正确的是
F1、
A. F1> F2> F3
B. F1< F2< F3
C. F2> F1>F3
D. F2<F1< F3
【答案】 D
【解析】
【详解】
第一个图中滑轮为定滑轮,因为定滑轮相当于一个等臂杠杆,不能省力,
所以根据二力平衡,此时拉力 F 1=f ;
第二个图中滑轮为动滑轮,因为动滑轮可省一半的力,
1
所以根据二力平衡,此时拉力 F 2=f;
2
第三个图中滑轮为动滑轮,由二力平衡可知此时的拉力等于两股绳子向右的拉力,即
F3=2 f;
由此可得 F2< F1< F3.
故D正确.
4.工人师傅利用如图所示的两种方式,将重均为300N 的货物从图示位置向上缓慢提升
0.5m。 F1、 F2始终沿竖直方向;图甲中OB=2OA,图乙中动滑轮重为60N,重物上升速度为0.01m/s 。不计杠杆重、绳重和摩擦,则下列说法正确的是
A.甲乙两种方式都省一半的力
B.甲方式F1由 150N 逐渐变大
C.乙方式的有用功是180J
D.乙方式F2的功率为 3.6W
【答案】 D
【解析】
【分析】
(1)根据杠杆的特点和动滑轮的特点分析甲乙两种方式的省力情况;
(2)根据动力臂和阻力臂的关系分析甲方式F1的变化;
(3)根据 W 有用 =Gh 可求乙方式的有用功;
(4)根据公式 P=Fv 求出乙方式 F2的功率。
【详解】
A 、甲图, F 为动力,已知OB=2OA ,即动力臂为阻力臂的 2 倍,由于不计摩擦、杠杆自
1
重,由杠杆平衡条件可知,动力为阻力的一半,即F1=150N ;由图乙可知, n=3 ,不计绳重
和摩擦,则 F21
(G G动)
1
(300 N60N ) 120N ,故A错误;33
B、甲图中,重力即阻力的方向是竖直向下的,动力的方向也是竖直向下的,在提升重物
的过程中,动力臂和阻力臂的比值不变,故动力F1为 150N 不变,故 B 错误;
C、不计绳重和摩擦,乙方式的有用功为:W 有用 =Gh=300N×0.5m150J,故 C 错误;
D、乙方式中 F2=120N ,绳子的自由端的速度为v 绳 =0.01m/s ×3=0.03m/s,则乙方式F2的功
W F2 s绳
F2v绳120N 0.03m / s 3.6W ,故D
正确。
率为: P
t
t
故选 D。
5.如图所示,轻质杠杆AB,将中点O 支起来,甲图的蜡烛粗细相同,乙图的三支蜡烛完全相同,所有的蜡烛燃烧速度相同。在蜡烛燃烧的过程中,则杠杆
A.甲左端下沉,乙右端下沉B.甲左端下沉,乙仍保持平衡
C.甲右端下沉,乙右端下沉
D.甲、乙均能保持平衡
【答案】 B
【解析】
【详解】
设甲乙两图中的杠杆长均为l 。
图甲中, m 左 l 左 = m 右 l 右,燃烧速度相同,∴蜡烛因燃烧减少的质量m′相同,故左边为:
( m 左- m′) l 左 = m 左 l 左- m′l左,
右边为:
(m 右- m′) l 右 = m 右 l 右- m′l右,
因为 l 左小于 l 右,所以
( m 左 - m′)l 左 = m 左 l 左 - m′l左(m右- m′)l右= m右l右- m′l右,
故左端下沉;
图乙中,设一只蜡烛的质量为m
∵2m× l=m× l,
∴直尺在水平位置平衡;
∵三支蜡烛同时点燃,并且燃烧速度相同,
∴三支蜡烛因燃烧减少的质量m′相同,
∵2(m-m′)× l=( m-m′)× l ,
∴在燃烧过程中直尺仍能平衡.故选B.
6.下列几种方法中,可以提高机械效率的是
A.有用功一定,增大额外功B.额外功一定,增大有用功
C.有用功一定,增大总功D.总功一定,增大额外功
【答案】B
【解析】
【详解】
A.机械效率是有用功和总功的比值,总功等于有用功和额外功之和,所以有用功一定,
增大额外功时,总功增大,因此有用功与总功的比值减小,故 A 不符合题意;
B 符合题B.额外功不变,增大有用功,总功变大,因此有用功与总功的比值将增大,
故意;
C.有用功不变,总功增大,则有用功与总功的比值减小,故 C 不符合题意;
D.因为总功等于有用功和额外功之和,所以总功一定,增大额外功,有用功将减小,
则有用功与总功的比值减小,故 D 不符合题意.
7.在生产和生活中经常使用各种机械,在使用机械时,下列说法中正确的是
A.可以省力或省距离,但不能省功
B.可以省力,同时也可以省功
C .可以省距离,同时也可以省功
D .只有在费力情况时才能省功 【答案】 A
【解析】
【详解】
使用机械可以省力、省距离或改变力的方向,但都不能省功,故
使用任何机械都不能省功,故
B 、
C 、
D 选项错误;
A 选项正确;
8. 在斜面上将一个质量为
5kg 的物体匀速拉到高处,如图所示,沿斜面向上的拉力为
40N ,斜面长 2m 、高 1m.( g 取 10N/kg ) .下列说法正确的是( )
A .物体沿斜面匀速上升时,拉力大小等于摩擦力
B .做的有用功是 5J
C .此斜面的机械效率为
62.5%
D .物体受到的摩擦力大小为 10N
【答案】 C
【解析】
A. 沿斜面向上拉物体时,物体受重力、支持力、摩擦力和拉力四个力的作用,故 A 错误;
B. 所做的有用功: W 有用 =Gh = mgh = 5kg ×10N/kg ×1m = 50J ,故 B 错误;
C. 拉力 F 对物体
W
有用
×100%
50J 做的总功: W 总 =Fs = 40N ×2m = 80J ;斜面的机械效率为:η=
=×100%
W 总
80J
=62.5%,故 C 正确; D. 克服摩擦力所做的额外功:
W 额= W 总- W 有= 80J-50J =30J ,由 W
额
= fs 可得 ,物体受到的摩擦力: f =
W 额
=
30J
=15N
,故 D 错误.故选 C.
s
2m
点睛:( 1)对物体进行受力分析,受重力、支持力、摩擦力和拉力;( 2)已知物体的重
力和提升的高度(斜面高),根据公式
W = Gh 可求重力做功,即提升物体所做的有用
W 有用
4)总功减去
功;( 3)求出了有用功和总功,可利用公式η=
计算出机械效率;(
W 总
有用功即为克服摩擦力所做的额外功,根据
W 额= fs 求出物体所受斜面的摩擦力.
9. 在不计绳重和摩擦的情况下利用如图所示的甲、乙两装置分别用力把相同的物体匀速提 升相同的高度.若用
η 甲 、η 乙表示甲、乙两装置的机械效率,
W 甲、 W 乙表示拉力所做的
功,则下列说法中正确的是
A.η甲=η乙, W 甲= W 乙
B.η甲>η乙,W 甲>W 乙
C.η甲<η乙, W 甲<W 乙
D.η甲>η乙,W 甲< W 乙
【答案】 A
【解析】
【详解】
物体升高的高度和物体重力都相同,根据公式W=Gh 可知做的有用功相同;由图可知,动
滑轮个数相同,即动滑轮重力相同,提升的高度相同,不计绳重和摩擦, 则拉力做的额外功
W有
相同.有用功相同、额外功相同,则总功相同,即W 甲=W 乙.根据η=可知,机械效
W总
率相同,即η 甲=η 乙.故A符合题意.
10.用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率ηG 物
的关系,改变
G 物
,竖直向与物重
上匀速拉动弹簧测力计,计算并绘出η与 G 物关系如图乙所示,若不计绳重和摩擦,则下列说法正确的是()
A.同一滑轮组机械效率η随G物的增大而增大,最终将超过100%
B. G 物不变,改变图甲中的绕绳方式,滑轮组机械效率将改变
C.此滑轮组动滑轮的重力为2N
D.当 G 物=6N 时,机械效率η=66.7%
【答案】 D
【解析】
【详解】
A、使用滑轮组时,克服物重的同时,不可避免地要克服动滑轮重、摩擦和绳子重做额外
功,所以总功一定大于有用功;由公式η=知:机械效率一定小于1,即同一滑轮组机械效率η随 G 物的增大而增大,但最终不能超过100% ,故 A 错误;
B、 G 物不变,改变图甲中的绕绳方式,如图所示,
因为此图与题干中甲图将同一物体匀速提高相同的高度,所以所做的有用功相同,忽略绳
重及摩擦时,额外功: W 额 =G 轮 h,即额外功 W 额相同,又因为W 总 =W 有+W 额,所以总功
相同,由η=
可知,两装置的机械效率相同,即
η
.故 B 错误;
1=η2
C、由图可知,G=12N ,此时η =80%,则
η=====,即80%=,解得G动=3N,故
C错误;
D、 G 物 =6N 时,机械效率
η=×100%=×100%=×100%=× 100%≈ 66.7%.故D正确.
故选 D.
11.如图所示的装置, 100N
的物体
A
在水平面做匀速直线运动
,F 重作用在绳自由端的拉力
是 20 N,则下列判断正确的是(不计滑轮重和滑轮间摩擦)
A.作用在物体 A 上水平拉力是100 N
B.作用在物体 A 上水平拉力是 20 N
C.物体 A 受到的滑动摩擦力是80 N
D.物体 A 受到的滑动摩擦力是40 N
【答案】 D
【解析】
【详解】
AB .根据二力平衡的条件进行分析,因为有两条绳子作用在动滑轮上,所以作用在物体 A 上的水平拉力 F=2×20 N=40 N;故 AB 错误;
CD.因为物体匀速运动 ,所以摩擦力等于作用在 A 上的水平拉力 ,大小为 40 N,故 C 错误,D 正确。
12.如图所示,用一滑轮组在 5s 内将一重为 200N 的物体向上匀速提起 2m ,不计动滑轮及绳
自重,忽略摩擦。则
A.物体上升的速度是 2.5m/s B.拉力 F 大小为400N C.拉力 F 的功率为40W D.拉力 F 的功率为80W 【答案】D
【解析】
【详解】
A.由v s
得体的速度:
t
h2m
v0.4m s
t5s
故 A 项不符合题意;
B.图可知,绳子段数为n 2 ,不计动滑轮及绳自重,忽略摩擦,则拉力:
F 1 G1200N 100N
22
故 B 项不符合题意;
CD.绳子自由端移动的速度:
v绳2v物 2 0.4 m s 0.8m s
拉力 F 的功率:
W Fs
P Fv 100N 0.8m s 80W
t t
故 C 项不符合题意, D 项符合题意。
13.甲乙两个滑轮组如图所示,其中的每一个滑轮都相同,用它们分别将重物G1、 G2提
高相同的高度,不计滑轮组的摩擦,下列说法中正确的是()
A.若 G1= G2,拉力做的额外功相同
B.若 G1= G2,拉力做的总功相同
C.若 G1= G2,甲的机械效率大于乙的机械效率
D.用甲乙其中的任何一个滑轮组提起不同的重物,机械效率不变
【答案】 C
【解析】
【详解】
有用功为 GH ,若G1G2则有用功相等.对动滑轮做的功为额外功W额 G动H ,乙的动滑轮质量大额外功多,因此乙的总功多,机械效率低.答案AB 错, C 对.同一个滑轮组提起不同的重物,有用功不同,额外功相同,机械效率不同,提升重物越重机械效率越
高.D错.
14.如图所示,可绕 O 点转动的轻质杠杆,在 D 点挂一个重为 G 的物体 M.用一把弹簧测力计依次在 A、B、 C 三点沿与圆 O 相切的方向用力拉,都使杠杆在水平位置平衡,读出三次的示数分别为 F1、 F2、 F3,它们的大小关系是
A. F1=F2=F3=G
B. F1< F2< F3< G
C. F1> F2>F3> G
D. F1>F2=F3=G
【答案】 A
【解析】
【分析】
利用杠杆平衡条件分析,当阻力和阻力臂不变时,如果动力臂不变,只改动用力方向,其
动力不变,据此分析解答。
【详解】
设拉力的力臂为L,则由题意可知,当杠杆在水平位置平衡时:G×OD=F× L
G OD
由此可得:F
L
因为 G,OD 不变, OD=L=r ,故 F=G,由于 F1、 F2、 F3的力臂都为圆的半径都相等,所以得: F1=F2=F3=G。
故选: A。
15.如图所示,属于费力杠杆的是
A.用镊子夹物品B.用汽水扳子开瓶盖
C.用手推车推货物D.用羊角锤起钉子
【答案】 A
【解析】
【详解】
A、用镊子夹物品时,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;
B、汽水扳子开瓶盖时,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;
C、用手推车推货物,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;
D、用羊角锤起钉子,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆.
故选 A.
【点睛】
此题考查的是杠杆的分类和特点,主要包括以下几种:①省力杠杆,动力臂大于阻力臂;
②费力杠杆,动力臂小于阻力臂;③等臂杠杆,动力臂等于阻力臂.
16.人直接用 F1的拉力匀速提升重物,所做的功是W1;若人使用某机械匀速提升该重物到同一高度则人的拉力为F2,所做的功是W2()
A. F1一定大于 F2B.F1一定小于 F2
C. W一定大于 W D.只有 F 大于 F , W才大于 W 212121
【答案】 C
【解析】
【详解】
AB.直接用 F1的力匀速提升重物,则
F1=G,
使用滑轮匀速提升该重物,由于滑轮种类不清楚,F2与 G 的大小关系不能判断,则无法比较 F1与 F2的大小.故A、 B 均错误;
CD.直接用F1的力匀速提升重物,所做的功是:
W1 =W 有用 =Gh;
使用滑轮匀速提升该重物到同一高度,即
W 有用 =Gh;
但由于至少要克服摩擦力做额外功,故
W2=W 有用 +W 额外,
则
W2> W1,
故 C正确、 D错误。
故选 C。
17.如图甲所示,长 1.6m、粗细均匀的金属杆可以绕O 点在竖直平面内自由转动,一拉力
﹣﹣位移传感器竖直作用在杆上,并能使杆始终保持水平平衡.该传感器显示其拉力 F 与作用点到O 点距离x 的变化关系如图乙所示.据图可知金属杆重()
A. 5N B. 10N C. 20N D. 40N
【答案】 B
【解析】
【分析】
杠杆的平衡条件
【详解】
使金属杆转动的力是金属杆的重力,金属杆重心在中心上,所以阻力臂为:
L 1=0.8m ,
取当拉力F=20N ,由图象可知此时阻力臂:
L 2=0.4m ,
根据杠杆的平衡条件有:
GL 1=FL 2
所以
G×0.8m=20N ×0.4m
解得:
G=10N
18.如图, O 为拉杆式旅行箱的轮轴,OA 为拉杆.现在拉杆端点 A 处施加一竖直向上的力F,使箱体从图示位置绕O 点缓慢逆时针转至接近竖直位置.则力 F 的大小
A.一直变大B.始终不变
C.一直变小D.先变小后变大
【答案】
【解析】
【详解】
B
由题意可知,箱体的重力不变,也就是杠杆的阻力大小不变,动力 F 竖直向上,重力G 竖直向下,这两个力的方向始终平行,根三角形的相似性可知,动力臂与阻力阻的比值是不
变的,根据杠杆的平衡条件可知动力与阻力的比值也是不变的,由于阻力不变,所以动力
F 的大小是始终不变的,故应选 B .
19.如图所示,物体浸没在水中,工人用 200N 的拉力提升 2m,物体没有露出水面,此时滑轮组的机械效率是
g=10N/ kg,则下列说法中正确的是()F 在 10s 内将重为400N 的物体匀速80%,不计绳重和摩擦,
A.物体露出水面前,工人匀速提升重物时拉力的功率为40W
B.物体在水中受到的浮力为320N
-3 3
C.物体的体积为 8× 10m
D.物体露出水面后,此滑轮组提升该物体的机械效率将小于80%
【答案】 C
【解析】
【详解】
A.由图知, n=2,拉力端移动的距离:s=2h=2× 2m=4m,拉力端移动的速度:v=s/t =4m/10s=0.4m/s ,拉力的功率:P=Fv=200N× 0.4m/s=80W,故 A 错;
B.滑轮组的机械效率:η有用 / W 总=(G-F 浮) h/Fs=( G-F 浮) h/F×2h=G-F 浮/2F=400N- F 浮
=W
/2× 200N=80%,解得: F 浮 =80N,故 B 错;
33-3 3
,C.由 F 浮 =ρ水 V 排 g 得物体的体积: V=V 排 =F 浮/ ρ水 g=80N/1×10kg/m × 10N/kg=8× 10m
故 C正确;
D.物体露出水面后,没有了浮力,相当于增加了提升物体的重,增大了有用功,不计绳
重和摩擦,额外功不变,有用功和总功的比值变大,此滑轮组提升该物体的机械效率将大
于 80%,故 D 错。
20.如图所示,在水平拉力 F 作用下,使重40N的物体 A 匀速移动5m ,物体 A 受到地面的摩擦力为5N ,不计滑轮、绳子的重力及滑轮与绳子间的摩擦,拉力 F 做的功为
A.50J B. 25J C.100J D. 200J
【答案】 B
【解析】
【详解】
如图所示,是动滑轮的特殊用法,拉力是 A 与地面摩擦力的 2 倍,
故;
物体 A在水平方向上匀速移动5m,
则拉力移动的距离:,
拉力 F 做的功:.
故选 B.
21.下列关于机械效率的说法正确的是()
A.越省力的机械,机械效率越高
B.做功越少的机械,机械效率越低
C.做功越慢的机械,机械效率越低
D.总功相同,有用功越大的机械,机械效率越高
【答案】 D
【解析】
【详解】
A.机械效率是有用功与总功的比值,与机械省力与否无关,故 A 错误.
B.机械效率越低,有用功占总功的比例越低,不一定就是做的功少,故 B 错误.
C.做功越慢的机械,功率越小.功率和机械效率是两个不同的概念,二者没有关系,不能
说做功越慢的机械,机械效率越低,故 C 错误.
D.由ηW有用
100% 可知,总功相同,有用功越大的机械,机械效率越高,故 D 正W总
确.
22.如图所示,每个滑轮的重力相等,不计绳重和摩擦力,G1=60N,G2= 38N,甲乙两种情况下绳子在相等拉力 F 作用下静止。则每个动滑轮的重力为()
A .3N
B . 6N
C . 11N
D . 22N
【答案】 B
【解析】
【分析】
分析可知滑轮组承担物重的绳子股数
n ,不计绳重和摩擦力,拉力
F =
1
( G+G 轮 ),因为
n
拉力相同,据此列方程求动滑轮的重力。 【详解】
由图知,承担物重的绳子股数分别为:
n 1=3, n 2= 2,滑轮的重力相等,设动滑轮的重力
为 G 轮,不计绳重和摩擦力,则拉力分别为:
F 1 1
(G 1 +G 轮), F 2
1
(G 2
轮
),
=
3
=
+G
2
由题知 F 1
2
1
(G 1
轮
)= 1
( G 2 +G 轮),即:
1
( 60N+G 轮)= 1
( 38N+G
=F ,所以
+G
2
3
2
3
轮
),
解答动滑轮的重力: G 轮=6N 。
故选: B 。
23. 室内垃圾桶平时桶盖关闭不使垃圾散发异味,使用时用脚踩踏板,桶盖开启.根据室
内垃圾桶的结构示意图可确定:(
)
A .桶中只有一个杠杆在起作用,且为省力杠杆
B .桶中只有一个杠杆在起作用,且为费力杠杆
C .桶中有两个杠杆在起作用,用都是省力杠杆
D .桶中有两个杠杆在起作用,一个是省力杠杆,一个是费力杠杆 【答案】 D 【解析】
图中的垃圾桶有两个杠杆,
DEF 为一个杠杆,动力臂大于阻力臂属于省力杠杆;
ABC 为另
一个杠杆,动力臂小于阻力臂属于费力杠杆,故答案选D.
点睛:本题考查杠杆的分类,难点是如何从生活中的工具中抽象出杠杆,解题方法是判断
省力费力杠杆时从动力臂和阻力臂的大小入手.
24.如图所示,某人用扁担担起两筐质量为m1、m2的货物,当他的肩处于O 点时,扁担
水平平衡,已知l
1>l 2,扁担和筐的重力不计。若将两筐的悬挂点向O 点移近相同的距离
△l,则
A.扁担仍能水平平衡
B.扁担右端向下倾斜
Vl
C.要使扁担恢复水平平衡需再往某侧筐中加入货物,其质量为(m2- m1)
l1
l 2
D.要使扁担恢复水平平衡需再往某侧筐中加入货物,其质量为(m2- m1)
Vl
Vl
l2
【答案】 D
【解析】
【详解】
AB .原来平衡时, m1gl1=m2gl2,
由图知, l1>l2,所以 m1< m2,
设移动相同的距离?l,则左边: m1g( l1- △l) =m1 gl1 - m1g△l,
右边: m2 2 △222△
g(l -l) =m gl - m g l,
因为 m1<m2,所以m1△lg<m2△lg,
则 m1 1△22
,则杠杆的左端向下倾斜,故AB 错误;
( l -l )g> m( l - △l) g
CD.因为 m1( l1- △l) g>m2( l2- △l) g,故往右边加入货物后杠杆平衡,
即: m1( l1 - △l) g=( m2+m)( l2- △l) g,
且 m1gl1=m2gl2,
V
得 m=(m2- m1)l,故 C 错误, D 正确。
l2Vl
25.将一个重为 4.5N 的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端(如图所示),斜面长 1.2m,高0.4m,斜面对物体的摩擦力为0.3N(物体大小可忽略).则下列说法正确的是
A.沿斜面向上的拉力0.3N B.有用功0.36J,机械效率20%
C.有用功
1.8J,机械效率20%D.总功
2.16J,机械效率8
3.3%
【答案】 D
【解析】
试题分析:由题意知:物重G=4.5N,高h=0.4m ,斜面长L=1.2m,受到的摩擦力f=0.3N,则所做的有用功W 有 =Gh=4.5N×0.4m=1.8J,所做的额外功W 额 =fL=0.3N ×1.2m=0.36J.故总功为 W 总 =W 有+W 额 =1.8J+0.36J=2.16J,机械效率η=W有/W 总=1.8J/2.16J=83.3%.故选项 D 是正确的.
【考点定位】功、机械效率的相关计算.