【物理】简单机械难题及答案经典

【物理】简单机械难题及答案经典一、简单机械选择题1.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GjG2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G=G则有用功相等.对动滑轮做的功为额外功卬貂=GJH，乙的12额动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.2.在生产和生活中经常使用各种机械，使用机械时A.功率越大，做功越快B.做功越多，机械效率越高C.做功越快，机械效率越高D.可以省力、省距离，也可以省功【答案】A【解析】【分析】(1)功率是表示做功快慢的物理量，即功率越大，做功越快；(2)机械效率是表示有用功所占总功的百分比；即效率越高，有用功所占的比例就越大;(3)功率和效率是无必然联系的；(4)使用任何机械都不省功.【详解】A.功率是表示做功快慢的物理量，故做功越快功率一定越大，故A正确；B.机械效率是表示有用功所占总功的百分比，故做功多，而不知道是额外功还是有用功，所以无法判断机械效率，故B错误；C.由于功率和效率没有直接关系，所以功越快，机械效率不一定越高，故c错误;D.使用任何机械都不省功，故D错误.故选A.3.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150JB.总功一定是250JC.动滑轮重一定是100ND.拉力大小一定是125N【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=6轮11,据此求动滑轮重；"1"不计摩擦和绳重，根据F=〃（G物+G轮）求拉力大小.【详解】世起埔kN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：WjGh=150Nx1m=150J,由n=，得：W=亚有=1505=250J，因此，W=W-W=250J-150J=100J；因为不、总n60%额总有TOC\o"1-5"\h\z计绳重和摩擦，W=Gh，所以动滑轮重：G=W额=100J=100N，拉力F的大小：额轮轮h1mF=1（G+G）=1（150N+100N）=2,N；对右图滑轮组，承担物重的绳子股数3物轮33n=2，对物体做的有用功：W=Gh=150Nx1m=150J，由n=.，得：W有VV总=W有=150J=250J，所以W=W-W=250J-150J=100J；因为不计绳重和摩擦，W=Gn60%额总有额轮h，因此动滑轮重：G=%=100J=100N，拉力F的大小：F=1（G+G）=1轮h1m2物轮2（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..物体做匀速直线运动，拉力F=60N,不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，则物体受到的摩擦力是A.60NB.120NC.20ND.180N【答案】D【解析】【分析】分析滑轮组的动滑轮绕绳子的段数，不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，根据得到物体受到的摩擦力。【详解】从图中得到动滑轮上的绳子段数为3,不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，物体受到的摩擦力：f=3F=3x60N=180N。故选Do【点睛】本题考查滑轮组的特点，解决本题的关键要明确缠绕在动滑轮上的绳子的段数。.利用如图所示的滑轮组提起一个重为2000N的物体，绳子自由端的拉力F=600N。10s内物体被匀速提升2m。不忽略绳重和机械部件间的摩擦，则下列说法中正确的是A.动滑轮总重为400NB.绳子自由端移动的速度为0.8m/sC.拉力F做功为6000JD.增加物体被提升的高度可提高该滑轮组的机械效率【答案】B【解析】【详解】

A.由图知道，承担物重的绳子是四段，即〃=4,若忽略绳重及摩擦，则拉力是:T（G+G动），由此可得动滑轮的总重是：G=4F—G=4x600N—2000N=400N,动由于是不忽略绳重和机械部件间的摩擦，故A错误;B.绳子自由端移动的距离是：s=4h=4X2m=8m,绳子自由端移动的速度是：s8mv===0.8m/s,t10s故B正确；C.拉力做的功是:W'=Fs=600NX8m=4800J,故C错误；D.该滑轮组的机械效率是:w有用ww有用w总GhFsGhGF4h~4F'即机械效率与高度无关，所以，增加物体被提升的高度不可能提高该滑轮组的机械效率，故D错误。6.如图所示甲、乙两套装置所用滑轮质量均相等，用它们分别将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度.若G1=G2,所用竖直向上的拉力分别为F1和F2,拉力做功的功率分别为P1和P2,两装置的机械效率分别为n1和n2（忽略绳重和摩擦）.则下列选项正确的是A.F1>F2；n1=n2；P1=P2B.F1>F2；n1>n2；P1>P2C.F1<F2；n1<n2；P1<P2D.F1<F2；n1>n2；P1>P2【答案】A【解析】【详解】1不计绳重及摩擦，因为拉力F=〃（G+G轮），、=2,n2=3,所以绳子受到的拉力分别为：F]=；（Gi+G铲），F2=^（G?+G铲），故F]>Fz；故CD错误；因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额=6轮11,W有用=6物11,所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同；；由"=nF用可知，机械效率相同，“二%；又因为所用时间相同，由P=W可知，拉力做功的功率匕=P?,故B错误，A正确.2故选A.7.为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，设置了如图甲所示的滑轮组装置。当用如图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示。（不计绳重和绳与轮之间的摩擦）。下列计算结果不正确的是・・・A.0s~1s内，地面对物体的支持力大于10NB.1s~2s内，物体在做加速运动C.2s~3s内，拉力F的功率是100WD.2s~3s内，滑轮组的机械效率是83.33%【答案】C【解析】【详解】（1）由图乙可知，在0〜1s内，拉力F=30N.取动滑轮和重物为研究对象，受到向下的重力G和G动,向上的支持力F支，及三根绳子向上的拉力F’作用，处于静止状态；地面对重物的支持力F支=6寸'=6-3尸拉+G动=100N-3x30N+G动=6动+10N10N,故A正确；（2）由图丙可知，1s〜2s内，物体在做加速运动，故B正确；（3）由图可知在2〜3s内，重物做匀速运动,v3=2.50m/s,拉力F3=40N,因为从动滑轮上直接引出的绳子股数（承担物重的绳子股数）n=3,所以拉力F的作用点下降的速度v‘3=3v3=3x2.50m/s=7.5m/s,拉力做功功率（总功率）:P总=尸3V‘3=40Nx7.5m/s=300W,故C错误；滑轮组的机械效率：n=%附且xlOO%=xlOO%=xlOO%83.33%,故D正确。故选C.【点睛】由滑轮组的结构可以看出，承担物重的绳子股数n=3,则拉力F移动的距离s=3h.（1）已知滑轮组绳子的段数n和拉力F拉，物体静止，设滑轮组对物体的拉力,其关系为F拉=（F'+G动）；地面对物体的支持力等于物体对地面的压力，等于物体的重力G减去整,滑轮组对物体的拉力F；（2）由F-t图象得出在1〜2s内的拉力F,由h-t图象得出重物上升的高度，求出拉力F的作用点下降的距离，利用W=Fs求此时拉力做功.（3）由F-t图象得出在2〜3s内的拉力F,由v-t图象得出重物上升的速度，求出拉力F的作用点下降的速度，利用P=Fv求拉力做功功率，知道拉力F和物重G大小，以及S与h的关系，利用效率求滑轮组的机械效率.8.如图所示，一长为/■的直杆可绕。点转动，杆下挂一所受重力为G的物块，刚开始直杆与竖直方向夹角为60,为了安全下降物块，用一个始终水平向右且作用于直杆中点的拉力F,使直杆缓慢地转动到竖直位置（可以认为杠杆每一瞬间都处于平衡状态），则下列说法正确的A.拉力F的大小保持不变B.拉力F和物块重力G是一对平衡力C.这个过程中物块重力所做的功为1GLD.这个过程中直杆一直都是费力杠杆【答案】C【解析】【详解】A.由图知，杠杆由与竖直方向成60°角逐渐转到竖直位置时，由于拉力始终水平，所以其力臂逐渐变大；物体对杠杆拉力为阻力，转动过程中阻力臂逐渐变小；由杠杆平衡条件可知拉力F逐渐变小，故A错误；.拉力F和物块重力大小不等、不一条直线上，不作用在一个物体上，所以不是一对平衡力，故B错误；

71,C.杠杆由与竖直方向成60°角时，杠杆右端高度。=转到竖直位置时杠杆下端高度7,「「降到L处，所以物体下降高度h=L-L=乙，所以物体重力做功GL，故CGL，故C正确;D.当杠杆转到竖直位置时，阻力臂为0,杠杆为省力杠杆，故D错误。.在斜面A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5JC.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=5kgx10N/kgx1m=50J,故B错误；C.拉力F对物体做的总功：W=Fs=40Nx2m=80J；斜面的机械效率为：n=.用x100%=50Jx100%总W80J总=62.5%,故C正确；D.克服摩擦力所做的额外功：W额=亚总-W有=80J-50J=30J,由W=fs可得,物体受到的摩擦力：f='=30J=15N,故D错误.故选C.额s2m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功；（3）求出了有用功和总功，可利用公式n=£用计算出机械效率；（4）总功减去总有用功即为克服摩擦力所做的额外功，根据W额=£$求出物体所受斜面的摩擦力..下列简单机械中既可以省力，同时又可以改变力的方向的是A.定滑轮B.动滑轮C.斜面D.滑轮组【答案】D【解析】【分析】不同机械的优缺点都不一样：动滑轮省力，但不能改变力的方向；定滑轮可以改变方向,但不能省力；斜面只能改变力的大小；滑轮组既可以改变力的大小也可以改变力的方向.【详解】A、定滑轮只能改变力的方向，不能省力，不符合题意；B、动滑轮可以省力，但不能改变力的方向，不符合题意；C、斜面可以省力，不能改变力的方向，不符合题意；D、滑轮组既可以省力，也可以改变力的方向，符合题意；故选D..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n甲、n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甲二口乙,W甲二亚乙B.n甲＞n乙,W甲〉w乙c.n甲＜n乙,w甲＜w乙D.n甲＞n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，则拉力做的额外功相同.有用功相同、额外功相同，则总功相同，即以田=叩.根据n=W有可知，机械效甲乙W总率相同，即「甲=「乙.故A符合题意.12.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..下列杠杆中属于费力杠杆的是C.C.剪刀剪纸D.【答案】C【解析】【详解】A、剪刀在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A错误；B、起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B错误.C、如图的镣子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故C正确；D、钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D错误；故选B.【点睛】重点是杠杆的分类，即动力臂大于阻力臂时，为省力杠杆；动力臂小于阻力臂时，为费力杠杆，但省力杠杆费距离，费力杠杆省距离。.如图所示，用三个滑轮分别拉同一个物体，沿同一水平面做匀速直线运动，所用的拉力分别是心、尸2、F3,比较它们的大小应是（）D-F2<Fi<F3F1>F2>F3B.F1<F2VF3C.F2>D-F2<Fi<F3【解析】【详解】设物块与地面的摩擦力为f,第一个图中滑轮为定滑轮，因为使用定滑轮不省力，所以/于第二个图中滑轮为动滑轮，因为动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,使用动滑轮能省1一半力.所以b2=c/；2第三个图中滑轮为动滑轮，但F3处作用在动滑轮上，此时动力臂是阻力臂的二分之一，所以要费力即%=至故F2<F]<F3；答案为D.15.用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率n与物重G物的关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出n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n随G物的增大而增大，最终将超过100%G蝌不变，改变图甲中的绕绳方式，滑轮组机械效率将改变物C.此滑轮组动滑轮的重力为2ND.当G物=6N时，机械效率n=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n=知：机械效率一定小于1,即同一滑轮组机械效率n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产轮h,即额外功W额相同,又因为W总=W有+W额,所以总功内有用相同，由可知，两装置的机械效率相同，即”「明.故B错误；心C、由图可知，G=12N,止匕时“=80%,贝IJr|=====，即80%=,解得G幼=3N,故C错误；D、G物=6N时，机械效率r|=义100%=xl00%=xl00%=xi00%~66.7%.故D正确.故选D.16.骑自行车上一个陡坡时，有经验的同学会沿S型路线骑行，他这样做是为了（）A.缩短上坡过程中所走的路程B.减少上坡过程中所做的功C.减小上坡过程中所施加的力D.缩短上坡过程中所用的时间【答案】C【解析】【详解】A.上坡时，自行车上升的高度不变，走S形路线所走的路线较长，A不符合题意.B.使用任何机械都不省功，B不符合题意.C.上坡时，走S形路线所走的路线较长，相当于增长了斜面的长度，斜面越长越省力.C符合题意.D.速度一定，走S形路线所走的路线较长，所用的时间较长.D不符合题意..如图所示，规格完全相同的滑轮，用相同的绳子绕成甲、乙两个滑轮组，分别提起重为G3DG2的两个物体，不计摩擦与绳重，比较它们的省力情况和机械效率，下列说法正确的是A.若G1=G2，则F1<F2，甲的机械效率高B.若G1=G2，则F1>F2，乙的机械效率高C.若G1<G2,则F1<F2，甲、乙的机械效率相同D.若G1<G2,则F1<F2,乙的机械效率高【答案】D【解析】【详解】A.由于滑轮组相同,并且不计摩擦则额外功相等，若G1=G2，则有用功也相同，所以机械效率相等，故A错误；B.甲图二3耳=%],乙图-2月=G2,若G-G2,则FyF2,提升相同的重物，其机械效率与绳子的绕法无关，即机械效率相同；故B错误；C.甲图n=3,F]=Gy乙图-2月=G,若GjVG,则可〈尸2,若G]〈G2,则乙图有用功多，机械效率高，故C错误；D.甲图-3月=与乙图-2耳=G,若<，则FyF》甲乙两图由于滑轮组相同，并且不计摩擦则额外功相等，若G]〈G2，由亚=611,可得，则乙图有用功多，机械效率高，故D正确；故选D.【点睛】要判断甲、乙两图的绳子段数来比较省力情况，由于滑轮组相同，并且不计摩擦则额外功相同通过比较有用功的大小可比较机械效率的高低..在探究“杠杆平衡条件“实验中，杠杆在力F作用下水平平衡，如图所示，现将弹簧测力计绕B点从a位置转动到b位置过程中，杠杆始终保持水平平衡，则拉力F与其力臂的乘积变化情况是（）A.一直变小B.一直变大C.一直不变D.先变小后变大【答案】C【解析】【详解】将测力计绕5点从。位置转动到b位置过程中，钩码的重力不变，其力臂04不变，即阻力与阻力臂的乘积不变；由于杠杆始终保持水平平衡，所以根据杠杆的平衡条件Fl=Fl1122可知，拉力F与其力臂的乘积也是不变的.【点睛】重点是杠杆平衡条件的应用，要理解当力与杠杆垂直时，力臂是最长的，倾斜后力臂会变短，正是由于杠杆保持平衡，所以力臂减小的同时，拉力要增大.19.在使用下列简单机械匀速提升同一物体的四种方式，所用动力最小的是（不计机械自重、绳重和摩擦）（）

FcFc©【答案】D【解析】不计机械自重绳重和摩擦，即在理想状况下：A.图示是一个定滑轮拉力F]=G；B.根据勾股定理知h==3m,图中为斜面,F2x5m=Gx3m,得到F2=0.6G；C.如图所示，由图可知，由杠杆平衡条件可得：F3xL2=GxLg，拉力F3=GxG=0.4G；D.由图示可知,滑轮组承重绳子的有效股数n=3,拉力F4=G；因此最小拉力是故选：D。点睛：由图示滑轮组，确定滑轮组的种类，根据滑轮组公式求出拉力斗、F4；由勾股定理求出斜面的高，根据斜面公式求出拉力F2的大小；由图示杠杆求出动力臂与阻力臂的关系，然后由杠杆平衡条件求出拉力F3；最后比较各力大小，确定哪个拉力最小。20.如图所示，用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度，与提升B相比，提升A的过程滑轮组的机械效率较大，若不计绳重与摩擦的影响，则提升A的过程A.额外功较小B.额外功较大C.总功较小D.总功较大【答案】D【解析】解：AB.由题知，提起两物体所用的滑轮组相同，将物体提升相同的高度，不计绳重和摩擦，克服动滑轮重力所做的功是额外功，由W额=6动h可知，提升A和B所做额外功相同，故AB错误；WWcd.不计绳重和摩擦的影响，滑轮组的机械效率n=/=W即，额外功相同，提总有额升A的过程滑轮组的机械效率较大，所以提升A物体所做的有用功较大，其总功较大，故C错误，D正确.答案为D.点睛：本题考查对有用功、额外功和总功以及机械效率的认识和理解，注意同一滑轮组提升物体高度相同时额外功是相同的.21.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2.4NB.物体上升的速度为0.05m/sC.弹簧测力计拉力的功率为0.12WD.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，利用求拉力做的总功，再利用求功率；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：；拉力的功率为：，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。22.某建筑工地要将同一个箱子从地面搬上二楼，如果分别采用如图所示的两种方式搬运，F1和F2做功的情况，以下判断正确的是（）A.两种方式机械效率一定相等B.两种方式功率一定相等C.两种方式所做的总功一定相等D.两种方式所做的有用功一定相等【答案】D【解析】【详解】A.有用功相同，总功不同，机械效率等于有用功和总功的比值，所以机械效率也不同,故A错误.B.搬运时间不知道，无法比较功率的大小，故B错误.C.但额外功不同，总功等于额外功与有用功之和，所以总功不同，故C错误，D.两只搬运方式所做的有用功根据公式W=Gh可知是相同的，故D正确.23.如图所示，可绕。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。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片、下2、F3,它们的大小关系是A.F1=F2=F3=GB-F1VF2VF3VGFi>F2>F3>GF1>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：GxOD=FxL

GxOD由此可得：F=GxOD因为G,0D不变，OD=L=r,故尸=6,由于F「F?、F3的力臂都为圆的半径都相等，所以得：F1=F2=F3=Go故选：Ao24.用一个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组竖直向上提升物体A,要求滑轮的个数要用完（未画出），实验中，拉力F随时间t变化的关系如图甲所示，物体A上升的速