简单机械知识点梳理及经典练习(超详细)

简单机械知识点梳理及经典练习(超详细)一、简单机械选择题1．如图所示，在水平拉力F的作用下，使重300N的物体在水平桌面上以0.lm/s的速度勻速运动时，物体与桌面的摩擦力为60N（不计绳重、动滑轮重及摩擦），F及其功率的大小分別为（）A．20N2W B．20N6W C．60N2W D．30N6W【答案】B【解析】【详解】由图可知，与动滑轮相连的绳子段数为3，则绳端的拉力：F=f/3=60N/3=20N；绳子自由端的速度为：v绳=3v物=3×0.1m/s=0.3m/s；则拉力F的功率为：P=Fv绳=20N×0.3m/s=6W；故ACD错误，B正确．2．关于机械效率的问题，下列说法中正确的是（

）A．做的有用功越多，机械效率一定越高

B．单位时间内做功越多，机械效率一定越高C．省力越多的机械，机械效率一定越高

D．额外功在总功中所占比例越小，机械效率一定越高【答案】D【解析】【详解】A、做功多，有用功不一定多，有用功占总功的比例不一定高，所以机械效率不一定高，故A错误；B、有用功占总功的比例与单位时间内做功多少无关，故B错误；C、省力多的机械的机械效率往往偏低，故C错误；D、额外功在总功中所占比例越小，说明有用功在总功中所占的比例越大，机械效率就越高，故D正确；故选D．【点睛】①总功＝有用功+额外功；②有用功和总功的比值叫机械效率；③由机械效率的定义可知，机械效率的高低只与有用功在总功中所占的比例有关，与做功多少、功率大小无关．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150J B．总功一定是250JC．动滑轮重一定是100N D．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=G轮h，据此求动滑轮重；不计摩擦和绳重，根据F=（G物+G轮）求拉力大小．【详解】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×1m=150J，由η=，得：W总===250J，因此，W额=W总-W有=250J-150J=100J；因为不计绳重和摩擦，W额=G轮h，所以动滑轮重：G轮===100N，拉力F的大小：F=（G物+G轮）=（150N+100N）=N；对右图滑轮组，承担物重的绳子股数n=2，对物体做的有用功：W有=Gh=150N×1m=150J，由η=，得：W总===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h，因此动滑轮重：G轮===100N，拉力F的大小：F=（G物+G轮）=（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．4．如图所示，利用动滑轮提升一个重为G的物块，不计绳重和摩擦，其机械效率为60%．要使此动滑轮的机械效率达到90%，则需要提升重力为G的物块的个数为（）A．3个 B．4个 C．5个 D．6个【答案】D【解析】【详解】不计绳重和摩擦，，，要使，则．5．山区里的挑夫挑着物体上山时，行走的路线呈“S”形，目的是A．加快上山时的速度B．省力C．减小对物体的做功D．工作中养成的生活习惯【答案】B【解析】斜面也是一种简单机械，使用斜面的好处是可以省力．挑物体上山，其实就是斜面的应用，走S形的路线，增加了斜面的长，而斜面越长，越省力，所以是为了省力．故选B．6．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．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＝G−F′＝G−3F拉+G动＝100N−3×30N+G动＝G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＝3×2.50m/s＝7.5m/s，拉力做功功率（总功率）:P总＝F3v′3＝40N×7.5m/s＝300W，故C错误；滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%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F′，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减去整个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，动滑轮重为1N，拉力F为5N，则重物G和弹簧秤读数为A．G为4N，弹簧秤读数为5NB．G为9N，弹簧秤读数为10NC．G为10N，弹簧秤读数为5ND．G为9N，弹簧秤读数为5N【答案】D【解析】此时弹簧秤与拉力F共同承担重物和滑轮的重力，因拉力F为5N，所以弹簧秤读数也为5N；，所以G=9N，故选项D正确；故选D．9．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＝5kg×10N/kg×1m＝50J，故B错误；C.拉力F对物体做的总功：W总＝Fs＝40N×2m＝80J；斜面的机械效率为：η＝×100%＝×100%＝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＝＝＝15N，故D错误．故选C.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＝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．10．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，所以由可知，甲图更省力；由η==可知，甲乙滑轮组的机械效率一样，故选B．11．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3mB．拉力F做的功为200JC．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。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．13．如图所示，滑轮组的每个滑轮质量相同，用它们将重为G1、G2的货物提高相同的高度（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是A．用同一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变B．若G1＝G2，则甲的机械效率大于乙的机械效率C．若G1＝G2，则拉力F1与F2所做的总功相等D．若G1＝G2，则甲、乙滑轮组所做的额外功相等【答案】B【解析】【分析】（1）同一滑轮组提起重物不同时，所做的额外功相同，有用功不同，根据机械效率为有用功和总功的比值判断滑轮组机械效率是否变化；（2）滑轮组所做的总功为克服物体的重力和动滑轮重力所做的功，根据W＝Gh比较两者所做总功之间的关系；（3）滑轮组所做的有用功为克服物体重力所做的功，根据W＝Gh比较两者的大小，再根据机械效率为有用功和总功的比值比较两者机械效率之间的关系；（4）根据W＝Gh比较有用功的大小．【详解】A．用同一个滑轮组提起不同的重物时，额外功不变，但有用功不同，有用功和总功的比值不同，则滑轮组的机械效率不同，故A错误；BC．若G1=G2，且货物被提升的高度相同，根据W有=G物h可知，两滑轮组所做的有用功相等；不计绳重和摩擦，拉力所做的总功为克服物体重力和动滑轮重力所做的功，因甲滑轮组只有1个动滑轮（即动滑轮重更小），所以由W总=（G物+G动）h可知，甲滑轮组做的总功小于乙滑轮组做的总功，由可知，甲滑轮组的机械效率高，故B正确，C错误；D．两物体被提升的高度相同，动滑轮的重力不同，根据W=G动h可知，甲、乙滑轮组所做的额外功不相等，故D错误．故选B．【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，使用滑轮或滑轮组时，额外功为提高滑轮做的功、克服摩擦及绳子重做的功．14．质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼．已知工人在1min内将货物匀速提高6m，作用在钢绳的拉力为400N，滑轮组的机械效率随货物重力的变化如图乙所示（机械中摩擦和绳重均不计）．下列说法正确的是A．作用在钢绳上的拉力的功率为400WB．动滑轮的重力为200NC．人对绳子的最大拉力为1000ND．该滑轮组的最大机械效率为83.3%【答案】B【解析】【分析】（1）由图可知，n=3，则绳端移动的距离，利用求拉力做的功，再利用求拉力的功率；（2）由图乙可知，物重G=300N时，滑轮组的机械效率η=60%，利用求拉力；因机械中摩擦力及绳重忽略不计，拉力，据此求动滑轮重力；（3）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力等于工人的重力；（4）利用求提升的最大物重，滑轮组的最大机械效率.【详解】（1）由图可知，n=3，则绳端移动的距离：，拉力做的功：，拉力的功率：，故A错；（2）由图乙可知，物重G=300N时，滑轮组的机械效率η=60%，根据可得：拉力，因机械中摩擦力及绳重忽略不计，则，所以，，故B正确；（3）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力：，故C错；（4）由可得，提升的最大物重：，机械中摩擦和绳重均不计，则滑轮组的最大机械效率：，故D错．故选B．15．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η1和η2（忽略绳重和摩擦）．则下列选项正确的是A．F1＞F2η1＜η2P1＜P2 B．F1＞F2η1=η2P1=P2C．F1＜F2η1＜η2P1＜P2 D．F1＜F2η1＞η2P1＞P2【答案】B【解析】【详解】甲滑轮组n是2，乙滑轮组n是3，乙更省力．由于两个滑轮组做的有用功相同，额外功相同，它们的机械效率也相同．在相同时间内做的总功相同，它们的功率也相同．故B正确．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．17．工人师傅用如图所示的滑轮组，将重为800N的重物缓慢匀速竖直提升3m，人对绳的拉力F为500N，不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，则（）A．绳子自由端移动的距离为9m B．动滑轮的重力为200NC．人通过滑轮组做的有用功为1500J D．滑轮组的机械效率为53.3%【答案】B【解析】试题分析：由图可知，滑轮组中由2段绳子承担物体和动滑轮的总重，即n=2，物体匀速竖直提升3m，则绳子自由端移动的距离为：s=nh=2×3m=6m，故A错误．此过程中，所做有用功为：W有=Gh=800N×3m=2400J，故C错误．所做总功为：W总=Fs=500N×6m=3000J；额外功为：W额=W总-W有=3000J-2400J=600J，不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，则额外功为克服动滑轮重力做的功，即W额=G动h，动滑轮的重力G动=W额/h=600J/3m=200N，故B正确为答案．滑轮组的机械效率故D错误．考点：滑轮组的机械效率有用功额外功18．如图所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，在这个过程中，力F的大小将（）A．不变 B．变小 C．变大 D．先变大后变小【答案】C【解析】【详解】在杠杆缓慢由A到B的过程中，力F始终与杠杆垂直，所以动力臂OA的长度没有变化，阻力G的大小没有变化，而阻力臂l却逐渐增大；由杠杆的平衡条件知：F•OA=G•l，当OA、G不变时，l越大，那么F越大；因此拉力F在这个过程中逐渐变大．C符合题意，选项ABD不符合题意．19．C点为硬棒AD的重心，硬棒可绕A点转动。在棒的B点施加力F1，F1的方向沿OO'线，棒在图所示位置处于静止状态。则A．F1>G B．F1=C．重力的力臂等于S1 D．F1方向沿OO′线向下【答案】A【解析】【详解】AB．由图像可得，A点到F1的距离为s2，若令A点到重力的距离为s3，根据杠杆的平衡条件“动力×动力臂=阻力×阻力臂”可知可以推出由于可得故A选项正确，符合题意，B选项错误，不符合题意；C．重力的力臂为支点A到重力的距离，重力竖直向下，因此力臂为水平方向，故C选项错误，不符合题意；D．F1与G在支点同侧，重力方向竖直向下，所以F１的方向应该向上，故D选项错误，不符合题意。20．在探究杠杆平衡条件的时候，小明在均匀木板中间挖孔，孔中插一金属杆，固定在铁架台上，木板可以围绕中间自由转动．每个钩码的质量为200g，A、B、C、D、E、F为质量不计的挂钩，己知AB＝BO＝OC＝CD，ABOCD的连线与EDF的连线垂直．现在B处挂两个钩码，D处挂一个钩码，木板在水平位置平衡（如图所示）．下列做法能使木板仍在水平位置平衡的是A．在B、D两处各加挂一个钩码B．在B处加挂1个钩码，D处加挂2个钩码C．B处挂两个钩码不变，把D处的一个钩码挂在F处D．把B处两个钩码挂在A处，把D处的一个钩码挂在C处【答案】C【解析】【分析】（1）符合杠杆平衡条件F1l1=F2l2，杠杆平衡，不符合杠杆平衡条件，力和力臂乘积大的一端下沉．（2）力臂是从支点到力的作用线的距离，把钩码挂在E处、F处杠杆水平平衡时，力臂均和钩码挂在D处的力臂相等．【详解】设AB=BO=OC=CD=L，每个钩码的重力为G．A．在B、D两处各加挂一个钩码时，杠杆左侧力与力臂的积为3G×L，右侧力与力臂的积为2G×2L，因3G×L≠2G×2L，所以木板不会平衡，故A错误；B．在B处加挂1个钩码、D处加挂2个钩码时，杠杆左侧力与力臂的积为3G×L，右侧力与力臂的积为3G×2L，因3G×L≠3G×2L，所以木板不会平衡，故B错误；C．把D处的一个钩码挂在E处或F处，杠杆右侧的力臂不变，仍为OD长，杠杆左右两侧力与力臂的乘积相等，所以木板会平衡，故C正确．D．把B处两个钩码挂在A处，把D处的一个钩码挂在C处，杠杆左侧力与力臂的积为2G×2L，右侧力与力臂的积为G×L，因2G×2L≠G×L，所以木板不会平衡，故D错误；故选C．21．用如图所示的滑轮组在10s内将300N的重物匀速提升3m，已知动滑轮重30N，不计绳重与摩擦，则A．利用滑轮组所做的有用功是450JB．绳子自由端移动的速度是0.9m/sC．拉力的功率是99WD．滑轮组的机械效率是80%【答案】C【解析】利用滑轮组所做的有用功：W有=Gh=300N×3m=900J，故A错误；拉力做的功：W总=（G+G动）h=（300N+30N）×3m=990J，拉力的功率：P=W/t=990W10s=99W，故C正确；滑轮组的机械效率：η=W有/W总×100%=900J/990J×100%≈90.9%，故D错误；由图可知，n=2，则绳端移动的距离：s=nh=2×3m=6m，绳子自由端移动的速度：v=s/t=6m/10s=0.6m/s，故B错误，故选C。22．如图所示，轻质杠杆可绕O（O是杠杆的中点）转动，现在B端挂一重为G的物体，在A端竖直向下施加一个作用力F，使其在如图所示的位置平衡，则A．F一定大于GB．F一定等于GC．F一定小于GD．以上说法都不正确【答案】B【解析】【详解】由题意知，O是杠杆的中点，所以G的力臂与F的力臂相等；则由杠杆的平衡条件知：F一定等于G。故ACD错误，B正确。23．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上升的速度v随时间变化的关系如图乙所示，不计绳重和摩擦，在1～2s内，滑轮组的机械效率为80%，则下列判断中正确的是A．物体A的重为1500NB．动滑轮的重为40