简单机械专项测试及答案

一、选择题

1．如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力可以忽略不计，在物体匀速上升的过程中

A．甲图省力，机械效率甲图大 B．甲图省力，机械效率一样大 C．乙图省力，机械效率乙图大 D．乙图省力，机械效率一样大 【答案】B 【解析】 【详解】

分析甲、乙两图可知，n甲=3、n乙=2；因绳重和摩擦忽略不计，所以由F（GG动）可

1nGh=知，甲图更省力；由η=可知，甲乙滑轮组的机械效率一样，故选B． W总GhG动hW有

2．用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组把重150N的物体匀速提升1m，不计摩擦和绳重时，滑轮组的机械效率为60%．则下列选项错误的是（ ） A．有用功一定是150J C．动滑轮重一定是100N 【答案】D 【解析】 【分析】

知道物体重和物体上升的高度，利用W=Gh求对物体做的有用功；

又知道滑轮组的机械效率，利用效率公式求总功，求出了有用功和总功可求额外功，不计绳重和摩擦，额外功W额=G轮h，据此求动滑轮重； 不计摩擦和绳重，根据F=【详解】

B．总功一定是250J D．拉力大小一定是125N

1（G物+G轮）求拉力大小． n

1m=150J，对左图滑轮组，承担物重的绳子股数n=3，对物体做的有用功：W有=Gh=150N×由η=

W有W总，得：W总=

W有150J==250J，因此，W额=W总-W有=250J-150J=100J；因为不60%计绳重和摩擦，W额=G轮h，所以动滑轮重：G轮=F=

W额100J==100N，拉力F的大小：1mh11250N；对右图滑轮组，承担物重的绳子股数（G物+G轮）=（150N+100N）=

333n=2，对物体做的有用功：W有=Gh=150N×1m=150J，由η=

W有W总，得：W总

W有150J===250J，所以W额=W总-W有=250J-150J=100J；因为不计绳重和摩擦，W额=G轮

60%h，因此动滑轮重：G轮=

W额100J11==100N，拉力F的大小：F=（G物+G轮）=1m22h（150N+100N）=125N；由以上计算可知，对物体做的有用功都是150J，总功都是250J，动滑轮重都是100N，故A、B、C都正确；但拉力不同，故D错． 故选D．

3．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，F1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F211(GG动)(300N60N)120N，故A错误； 33B、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的功率为：P故选D。

WF2s绳F2v绳120N0.03m/s3.6W，故D正确。 tt

4．下列关于功率和机械效率的说法中，正确的是（ ） A．功率大的机械，做功一定多 B．做功多的机械，效率一定高 C．做功快的机械，功率一定大 D．效率高的机械，功率一定大 【答案】C 【解析】

试题分析：根据功、功率、机械效率的关系分析．功率是单位时间内做的功的多少，机械效率是有用功与总功的比值．

解：A、说法错误，功率大，只能说明做功快；

B、说法错误，由于机械效率是有用功与总功的比值，故做功多，不一定机械效率就大； C、说法正确；

D、说法错误，机械效率高，只能说明有用功在总功中占的比例大． 故选C．

5．如图所示，杠杆处于平衡状态，如果将物体A和B同时向靠近支点的方向移动相同的距离，下列判断正确的是

A．杠杆仍能平衡

B．杠杆不能平衡，右端下沉 C．杠杆不能平衡，左端下沉 D．无法判断 【答案】C 【解析】 【详解】

原来杠杆在水平位置处于平衡状态，此时作用在杠杆上的力分别为物体A、B的重力，其对应的力臂分别为OC、OD，

根据杠杆的平衡条件可得：mAgOC=mBgOD，由图示可知，OC＞OD．所以mA＜mB，

当向支点移动相同的距离△L时，两边的力臂都减小△L，此时左边为：mAg（OC﹣△L）=mAgOC﹣mAg△L，

右边为：mBg（OD﹣△L）=mBgOD﹣mBg△L，由于mA＜mB，所以mAg△L＜mBg△L； 所以：mAgOC﹣mAg△L＞mBgOD﹣mBg△L． 因此杠杆将向悬挂A物体的一端即左端倾斜． 故选C．

6．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2m＝80J；斜面的机械效率为：η＝做的总功：W总＝Fs＝40N×

W有用W总×100%＝

50J×100%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s＝

30J＝15N，故D错误．故选C. 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功；（3）求出了有用功和总功，可利用公式η＝

W有用W总计算出机械效率；（4）总功减去

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．

7．用如图所示的滑轮组拉动水平地面上重1000N的物体A，使物体A在4s内匀速前进了4m，物体A受到地面的摩擦力f=300N，所用拉力F=120N，忽略绳重、滑轮重及绳与滑轮间的摩擦．下列说法中正确的是

A．绳子自由端在4s内移动了8m C．物体A克服摩擦力做的功为480J 【答案】D 【解析】 【详解】

A．由题图可知，承担物体拉力的绳子的股数n=3，因此物体A在4s内匀速前进了4m，则 绳子自由端在4s内移动了s绳子=3×4m=12m。故A错误。

B．物体在重力方向上没有做功，所以物体A重力做功的功率为0，故B错误。 C．物体A克服摩擦力做的功W有用=fs=300N×4m=1200J，故C错误。

D．由题可知：物体A克服摩擦力做的功W有用=fs=300N×4m=1200J，拉力F所做的总功W总=Fs绳子=120N×12m=1440J，所以滑轮组的机械效率

B．物体A重力做功的功率为1000W D．滑轮组的机械效率约为83.3%

故D正确为答案。

W有用W总100001200J1000083.3%， 1440J

8．下列说法中正确的是

A．机械效率越高，机械做功一定越快 B．做功越多的机械，机械效率一定越高 C．做功越快的机械，功率一定越大 D．功率越大的机械做功一定越多 【答案】C 【解析】

机械效率越高，表示有用功与总功的比值越大，功率表示做功快慢，功率越大，机械做功一定越快．机械效率与功率没有关系，故A错误．

做功越多的机械，有用功与总功的比值不一定大，机械效率不一定高，故B错误． 功率是表示做功快慢的物理量，做功越快的机械，功率一定越大，故C正确，符合题意为答案．

功等于功率与时间的乘积，时间不确定，所以功率越大的机械做功不一定越多，故D错误．

9．一均匀木板AB，B端固定在墙壁的转轴上，木板可在竖直面内转动，木板下垫有长方形木块C，恰好使木块水平放置，如图所示，现有水平力F由A向B缓慢匀速推动，在推动过程中，推力F将

B．逐渐减小 D．先增加后减小

A．逐渐增大 C．大小不变 【答案】A 【解析】 【详解】

以杆为研究对象，杆受重力G和C对它的支持力F支，重力的力臂为lG，支持力的力臂为l

支

，根据杠杆平衡条件可得：F支l支=GlG，水平力F由A向B缓慢匀速推动木块，F支的力

臂在减小，重力G及其力臂lG均不变，根据杠杆平衡条件可知，在整个过程中支持力在逐渐增大；由于支持力逐渐变大，且力的作用是相互的，所以可知杆对物体C的压力也逐渐变大，根据影响摩擦力大小的因素可知，C和木板间、C和地面间的摩擦力逐渐增大，木块C匀速运动，受到推力和摩擦力是平衡力，推力大小等于摩擦力大小，由力的平衡条件可知，水平推力F也逐渐增大，故A符合题意，BCD不符合题意。

10．甲升降机比乙升降机的机械效率高，它们分别把相同质量的物体匀速提升相同的高度．则（）

A．乙升降机提升重物做的有用功较多 多

C．甲升降机的电动机做的总功较少 少 【答案】C 【解析】 【详解】

A．提升物体质量和高度相同说明甲、乙升降机做的有用功相等，故A错误； BCD．既然甲机械效率高，则说明甲做的额外功少，总功也就少，故BD错误，C正确．

D．乙升降机的电动机做的总功较B．甲升降机的电动机做的额外功较

11．如图所示，用手沿竖直方向匀速拉一个动滑轮，使挂在下面重为G的物体缓缓上升，动滑轮的重力不可忽略．现改变物体的重力G，则动滑轮的机械效率η与物体重力G的关

系可能符合下列图中的

A．

B．

C．

D．

【答案】B 【解析】 【详解】

动滑轮的重力不可忽略，则克服动滑轮的重和绳与滑轮间的摩擦所做的功为额外功，从摩擦角度考虑，随着物体重力的增加，滑轮与绳子间摩擦会一定程度增大；同时，物重增大，有用功逐渐增大，有用功占总功的比值在增大，所以机械效率逐渐增大，但由于摩擦也在增大，故机械效率η与物体重力G的关系并不成正比，且机械效率逐渐趋近于100%，故B正确符合题意，故选B．

12．如图所示，在“探究杠杆平衡条件”的实验中，轻质杠杆上每个小格长度均为2cm，在B点竖直悬挂4个重均为0.5N的钩码，当在A点用与水平方向成30°角的动力F拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡。对该杠杆此状态的判断，下列说法中正确的是

A．杠杆的动力臂为8cm C．该杠杆的阻力大小为0.5N 【答案】B 【解析】 【详解】

B．该杠杆为费力杠杆 D．动力F的大小为1.5N

A、当动力在A点斜向下拉（与水平方向成30°角）动力臂是：A错误；

B、阻力臂OB，3×2cm=6cm＞确；

C、该杠杆的阻力大小为：G=4×0.5N=2N，故C错误； D、根据杠杆的平衡条件，F1l1=F2l2，G×OB=F×F=4N，故D错误。

11OA=×4×2cm=4cm，故221OA，即阻力臂大于动力臂，该杠杆为费力杠杆，故B正21OA，代入数据，2N×8cm=F×4cm，解得，2

13．如图所示，一根木棒在水平动力（拉力）F的作用下以O点为轴，由竖直位置逆时针匀速转到水平位置的过程中，若动力臂为L，动力与动力臂的乘积为M，则

A．F增大，L增大，M增大 C．F增大，L减小，M增大 【答案】C 【解析】 【分析】

B．F增大，L减小，M减小 D．F减小，L增大，M增大

找某一瞬间：画出力臂，分析当转动时动力臂和阻力臂的变化情况，根据杠杆平衡条件求解． 【详解】 如图，

l为动力臂，L为阻力臂,由杠杆的平衡条件得：Fl=GL；以O点为轴，由竖直位置逆时针匀速转到水平位置的过程中，l不断变小，L逐渐增大，G不变；由于杠杆匀速转动，处于动态平衡；在公式 Fl=GL 中，G不变，L增大，则GL、Fl都增大；又知：l不断变小，而Fl不断增大，所以F逐渐增大，综上可知：动力F增大，动力臂l减小，动力臂和动力的乘积M=Fl增大； 故选C． 【点睛】 画力臂：

①画力的作用线（用虚线正向或反方向延长）； ②从支点作力的作用线的垂线得垂足； ③从支点到垂足的距离就是力臂．

14．如图所示，用完全相同的四个滑轮和两根相同的细绳组成甲、乙两个滑轮组，在各自的自由端施加大小分别为F1和F2的拉力，将相同的重物缓慢提升相同的高度（不计绳重和一切摩擦）．下列说法正确的是（ ）

A．拉力F1小于拉力F2

B．甲、乙两滑轮组的机械效率相同 C．甲、乙两滑轮组中的动滑轮都是费力机械 D．甲、乙两滑轮组中绳子自由端移动的距离相等 【答案】B 【解析】 【详解】

不计绳重及摩擦，因为拉力F=（G物+G动），n1=2，n2=3，所以绳端的拉力：F1=（G物+G动），F2=（G物+G动），所以F1＞F2，故A错误；

因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额=G动h，W有用=G物h，所以利用滑轮组

做的有用功相同、额外功相同，则总功相同；因为η=同，故B正确；

使用动滑轮能够省力，动滑轮为省力杠杆，故C错误；

，所以两滑轮组的机械效率相

因为绳子自由端移动的距离s=nh，n1=2，n2=3，提升物体的高度h相同，所以s1=2h，s2=3h，则s1≠s2，故D错误；

15．如图所示，物体浸没在水中，工人用200N的拉力F在10s内将重为400N的物体匀速提升2m，物体没有露出水面，此时滑轮组的机械效率是80%，不计绳重和摩擦，g=10N/kg，则下列说法中正确的是（ ）

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 C．物体的体积为8×10-3m3

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=W有用/W总=（G−F浮）h/Fs=（G−F浮）h/F×2h=G−F浮/2F=400N−F浮/2×200N=80%，解得：F浮 =80N，故B错；

C．由F浮 =ρ水 V排 g得物体的体积：V=V排 =F浮/ρ水g=80N/1×103kg/m3×10N/kg=8×10-3 m3 ，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。

16．下图为“测滑轮组机械效率”的实验．在弹簧测力计拉力作用下，重6N的物体2s内匀速上升0.1m，弹簧测力计示数如图示（不计绳重与摩擦）．下列说法错误的是（ ）

A．弹簧测力计的拉力是2.4N B．物体上升的速度为0.05m/s C．弹簧测力计拉力的功率为0.12W D．滑轮组的机械效率约83.3％ 【答案】C 【解析】

分析：由图可知使用滑轮组承担物重的绳子股数n，拉力端移动的距离

求拉力做的总功，再利用

，利用

求功率；已知物体的重力和上升高度，利用

求有用功，滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。

解答：由图可知，弹簧测力计的拉力是2.4N ，故A正确；物体2s内匀速上升0.1m，物体上升的速度为

，故B正确；n=3，拉力端端移动距离

，拉力做的总功为：

率为：

，故C错误；拉力做的有用功为：；滑轮组机械效率为：

。故D正确；

故答案为C

【点睛】本题考查了使用滑轮组时有用功、总功、功率、机械效率的计算，根据题图确定n的大小（直接从动滑轮上引出的绳子股数）是本题的突破口，灵活选用公式计算是关键。

；拉力的功

17．农村建房时，常利用如图所示的简易滑轮提升建材。在一次提升建材的过程中，建筑工人用400N的拉力，将重600N的建材在10s内匀速提高3m。不计绳重及摩擦，则下列判断正确的是（ ）

A．该滑轮的机械效率η=75% C．滑轮自身的重力为100N 【答案】A 【解析】 【详解】

AB．滑轮所做的有用功为：

B．滑轮所做的有用功为1200J D．绳子自由端移动的距离大小为3m

W有用=Gh=600N×3m=1800J，

因为是动滑轮，所以拉力移动的距离是物体提高距离的2倍，即6m，则拉力做的总功为：

W总=Fs=400N×6m=2400J，

所以动滑轮的机械效率为：

故A正确，B错误；

W有用1800J×100%=100%=75%， W总2400JC．不计绳重及摩擦，则拉力为：

1F（GG动），

2那么动滑轮的重为：

G动=2F-G=2×400N-600N=200N，

故C错误；

D．由图知，使用的是动滑轮，承担物重的绳子股数n=2，绳子自由端移动的距离为：

s=nh=2×3m=6m，

故D错误； 故选A。

18．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 C．有用功一定，增大总功 【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．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B符合题

B．额外功一定，增大有用功 D．总功一定，增大额外功

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．

19．下列关于功、功率、机械效率的说法中正确的是 A．机械效率越大，做的有用功一定越多 B．功率越大，做功越快

C．有力作用在物体上，力一定对物体做了功 D．功率小，机械效率也一定低 【答案】B 【解析】 【详解】

A．因为机械效率是有用功与总功的比值，所以机械效率越大，做的有用功不一定越多，故A错误；

B．功率是表示做功快慢的物理量，功率越大，做功越快，故B正确； C．有力作用在物体上，物体力的方向上没有移动距离，力不做功，故C错误； D．机械效率是有用功与总功的比值，与功率的大小无关，故D错误．

20．分别用如图所示的两个滑轮组，将同一物体提升到相同高度．若物体受到的重力为100N，动滑轮的重力为20N．在把物体匀速提升1m的过程中，（不计绳重和摩擦）下列说法正确的是

A．甲、乙两滑轮组所做的有用功都是100J

B．甲滑轮组所做的有用功为200J ，乙滑轮组所做的有用功为300J C．甲、乙滑轮组中绳子的自由端的拉力相等 D．甲、乙两滑轮组的机械效率不相等 【答案】A 【解析】

（1）甲乙两滑轮组所提的重物相同、上升的高度相同， 根据W=Gh可知两滑轮组所做的有用功相同，则

W有=Gh=100N×1m=100J，故A正确、B不正确．

（2）由图可知滑轮组绳子的有效股数n甲=2，n乙=3，

∵动滑轮的个数和重力以及物体的重力相同，

∴根据F（G物G动）可知，两滑轮组绳子自由端的拉力不相等，故C不正确， （3）不计绳重和摩擦时，滑轮组的额外功是由克服动滑轮重力所做的功， 根据W=Gh可知，动滑轮重和上升高度相同时，两者的额外功相等， 即W额=G动h=20N×1m=20J，

∵W总=W有+W额，∴两滑轮组的总功相同，即W总=100J+20J=120J， 根据误． 故选A．

1nW有100JW有83.3%，故D错可知，两滑轮组的机械效率相等，均为

W总W总120J