【物理】简单机械经典例题

【物理】简单机械经典例题一、简单机械选择题1．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83.3%【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．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．为探究杠杆平衡条件，老师演示时，先在杠杆两侧挂钩码进行实验探究，再用弹簧测力计取代一侧的钩码继续探究（如图），这样做的目的是（）A．便于直接读出拉力的大小

B．便于同学们观察实验C．便于正确理解力臂

D．便于测量力臂的大小【答案】C【解析】【分析】【详解】从支点到力的作用线的距离叫力臂，在杠杆两侧挂钩码，由于重力的方向是竖直向下的，力臂在杠杆上可以直接读出，当用弹簧测力计倾斜时，拉力不再与杠杆垂直，这样力臂会发生变化，相应变短，由杠杆的平衡条件知道，力会相应增大，才能使杠杆仍保持平衡，所以这样做实验可以加深学生对力臂的正确认识，故C正确．4．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＞F2；η1＝η2；P1＝P2 B．F1＞F2；η1＞η2；P1＞P2C．F1＜F2；η1＜η2；P1＜P2 D．F1＜F2；η1＞η2；P1＞P2【答案】A【解析】【详解】不计绳重及摩擦，因为拉力F＝（G+G轮），n1＝2，n2＝3，所以绳子受到的拉力分别为：F1＝（G1+G轮），F2＝（G2+G轮），故F1＞F2；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＝G轮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，总功相同；由η＝可知，机械效率相同，η1＝η2；又因为所用时间相同，由P＝可知，拉力做功的功率P1＝P2，故B错误，A正确．故选A．5．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．6．如图所示，手用F1的力将物体B匀速提升h，F1做功为300J；若借助滑轮组用F2的力把物体B匀速提升相同高度，F2做功为500J，下列说法错误的是A．滑轮组机械效率为60%B．两个过程物体B均匀速运动，机械能增加C．滑轮组的自重，绳子和滑轮之间的摩擦等因素导致F2做的功有一部分属于额外功D．F2做功的功率比F1做功的功率大【答案】D【解析】【详解】A．根据题意知道，用F1的力将物体B匀速提升h，F1做的是有用功，即W有=300J，借助滑轮组用F2的力把物体B匀速提升相同高度，F2做的是总功，即W总=500J，由知道，滑轮组的机械效率是：,故A不符合题意；B．由于两个过程物体B均做匀速运动，所以，动能不变，但高度增加，重力势能增大，而动能与势能之和是机械能，所以机械能增大，故B不符合题意；C．由于需要克服滑轮组的自重及绳子和滑轮之间的摩擦做功，即由此导致F2多做一些功，即额外功，故C不符合题意；D．由知道，功率由所做的功和完成功所需要的时间决定，根据题意不知道完成功所用的时间，故无法比较功率的大小，故D符合题意．7．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．8．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 B．物体A重力做功的功率为1000WC．物体A克服摩擦力做的功为480J D．滑轮组的机械效率约为83.3%【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，故D正确为答案。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A．逐渐增大 B．逐渐减小C．大小不变 D．先增加后减小【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．用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率η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2ND．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η1=η2．故B错误；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．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．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400NC．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．由得体的速度：故A项不符合题意；B．图可知，绳子段数为，不计动滑轮及绳自重，忽略摩擦，则拉力：故B项不符合题意；CD．绳子自由端移动的速度：拉力F的功率：故C项不符合题意，D项符合题意。13．如图所示的滑轮组上:挂两个质量相等的钩码AB,放手后将出现的现象是（忽略滑轮重,绳重及摩擦）（）A．A下降B．B下降C．保持静止D．无法确定【答案】A【解析】分析：利用动滑轮、定滑轮的省力特点分析解答此题。定滑轮只能改变力的方向，不能省力，动滑轮可以省一半的力。解答：B所在的滑轮为动滑轮，动滑轮省一半的力，A所在的滑轮为定滑轮，定滑轮不省力；A与B质量相等，重力相等，将B拉起只需A重力的一半即可，所以A下降，B上升。故选：A。【点睛】此题考查了动滑轮、定滑轮的省力特点，难点是判断动滑轮和定滑轮，属于基础题目。14．如图所示，甲、乙是固定在水平地面上的两个光滑斜面，长度分别为4m、5m，高度相同．两个工人分别用沿斜面向上的拉力F甲、F乙把完全相同的工件从斜面底端匀速地拉到斜面顶端，且速度大小相等．此过程拉力F甲、F乙所做的功分别为W甲、W乙，功率分别为P甲、P乙，机械效率分别为η甲、η乙．下列说法正确的是（）A．F甲∶F乙＝5∶4 B．W甲∶W乙＝5∶4C．P甲∶P乙＝4∶5 D．η甲∶η乙＝4∶5【答案】A【解析】【详解】A．斜面光滑，则不做额外功，所以W有=W总，即Gh=Fs，可得：，故A正确；B．因为W有=W总=Gh．两斜面高相同，工件也相同，所以两力做功相等，即W甲：W乙=1：1，故B错误；C．由A知，F甲∶F乙＝5∶4，且速度大小相等．根据P=Fv得，P甲：P乙=F甲：F乙=5：4，故C错误；D．不做额外功时，两次做功的效率都为100%，所以η甲∶η乙＝1：1．故D错误．15．物理兴趣小组用两个相同滑轮分别组成滑轮组匀速提起质量相同的物体，滑轮的质量比物体的质量小，若不计绳重及摩擦，提升重物的高度一样，对比如图所示甲、乙两滑轮组，下列说法正确的是A．甲更省力，甲的机械效率大B．乙更省力，乙的机械效率大C．乙更省力，甲、乙机械效率一样大D．甲更省力，甲、乙机械效率一样大【答案】D【解析】【分析】（1）由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n，则绳子自由端移动的距离s=nh，；（2）把相同的重物匀速提升相同的高度，做的有用功相同；不计绳重及摩擦，利用相同的滑轮和绳子、提升相同的高度，做额外功相同；而总功等于有用功加上额外功，可知利用滑轮组做的总功相同，再根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系．【详解】（1）不计绳重及摩擦，拉力，由图知，n甲=3，n乙=2，所以F甲<F乙，甲图省力；（2）由题知，动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同；根据W额=G轮h、W有用=G物h，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，由可知，两滑轮组的机械效率相同．故选D．16．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 B．该杠杆为费力杠杆C．该杠杆的阻力大小为 D．动力F的大小为【答案】B【解析】【详解】A、当动力在A点斜向下拉（与水平方向成30°角）动力臂是：OA=×4×2cm=4cm，故A错误；B、阻力臂OB，3×2cm=6cm＞OA，即阻力臂大于动力臂，该杠杆为费力杠杆，故B正确；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×OA，代入数据，2N×8cm=F×4cm，解得，F=4N，故D错误。17．如图所示的装置中,物体A重100N,物体B重10N,在物体B的作用下,物体A在水平面，上做匀速直线运动，如果在物体A上加一个水平向左的拉力F,拉力的功率为30W，使物体B匀速上升3m所用的时间为（不计滑轮与轴之间的摩擦，不计绳重）A．1sB．2sC．3sD．4s【答案】B【解析】分析：（1）物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动，A受到的摩擦力和挂钩的拉力是一对平衡力，可求出摩擦力。（2）拉动A向左运动，A受到水平向左的拉力F和水平向右的摩擦力、挂钩的拉力三力平衡，可求出拉力。（3）利用滑轮组距离关系，B移动的距离是A移动距离的3倍，求出A移动的距离，则拉力所做的功为，再利用求出做功时间。解答：不计滑轮与轴之间的摩擦、不计绳重和滑轮重，物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动时，。拉动A向左运动时，A受到向右的拉力不变，摩擦力的方向向右，此时受力如图：；，则，因此拉力F做功：，所用时间为。故选：B。【点睛】此题注意分析滑轮组的绳子段数，确定所使用的公式，做好受力分析是解题关键。18．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．19．如图甲所示，是建筑工地上的塔式起重机示意图，它是通过电动机带动如图乙所示的滑轮组起吊物料的．如果这个滑轮组把6×103N的重物在10s内匀速提升l0m，绳索自由端的拉力F=2.1×103N，不计一切摩擦和绳重，则下列说法中正确的是A．拉力做的功是2.1×104J B．拉力F的功率是2.1×103WC．该滑轮组的动滑轮共重300N D．该滑轮组的机械效率是80%【答案】C【解析】由图乙知道，滑轮组绳子的有效股数是n=3，即绳子自由端移动的距离是：s=3h=3×10m=30m，所以拉力做的功是：W总=Fs=2.1×103N×30m=6.3×104J，故A错误；拉力做功的功率是：P=W总/t=6.3×104N/10s=6.3×103W，故B错误；若不计绳重和摩擦，则由F=（G+G动）/n可知，动滑轮的总重是：G动=nF-G=3×2.1×103N-6×103N=300N，故C正确；拉力做的有用功是：W有=Gh=6×103N×10m=6×104J，滑轮组的机械效率是：η=W有/W总×100%=6×104J/6.3×104J×100%≈95.2%，故D错误，故选C．20．如图所示，有一质量不计的长木板，左端可绕O点转动，在它的右端放一重为G的物块，并用一竖直向上的力F拉着。当物块向左匀速运动时，木板始终在水平位置保持静止，在此过程中，拉力F（）A．变小 B．变大 C．不变 D．先变大后变小【答案】A【解析】【详解】把长木板看作杠杆，此杠杆在水平位置平衡，根据杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂可知，当动力臂不变，阻力大小不变，物块向左匀速滑动时，阻力臂在减小，可得动力随之减小，答案选A。21．如下图所示的四种机械提起同一重物，不计机械自重和摩擦，最省力的是A． B．C． D．【答案】D【解析】【详解】根据题意知道，在不计机械自重和摩擦的条件下使用的简单机械；A．图的杠杆提升重物时，由于动力臂小于阻力臂，所以是费力杠杆，即F＞G；B．用图中的杠杆提升重物时，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，即F=G；C．图中滑轮组承担物重的绳子的有效股数是：n=2，所以，绳端的拉力是：；D．图中滑轮组承担物重的绳子的有效股数是：n=3所以，绳端的拉力是：；综上所述，只有D图中的机械最省力。22．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．23．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