2020-2021年简单机械专项练习经典

2020-2021年简单机械专项练习经典一、简单机械选择题1．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，机械效率相同，即η甲＝η乙．故A符合题意．2．轻质杠杆AB可绕中点O自由转动，现在其A端和B端分别施以大小相等的力F1和F2，它们的方向如图所示，则下列说法中正确的是A．杠杆会沿顺时针方向转动B．杠杆会沿逆时针方向转动C．杠杆会保持平衡D．无法判读杠杆转动方向【答案】A【解析】【详解】由图知道，O为杠杆的支点，分别从O点向两力的作用线作垂线交两力的作用线于点C、D，则力F1和F2的力臂分别为OC、OD，如下图所示：因OA=OB，由几何知识知道，故OC＜OD又因为F1和F2的大小相等，由平衡条件知道，力与力臂乘积的大小关系是：F1×OC＜F2×OD，所以，杠杆不能平衡，杠杆会沿顺时针方向转动，即只有A正确。3．如图是抽水马桶水箱进水自动控制的结构原理图，为一可绕固定点转动的轻质杠杆，已知，端用细线挂一空心铝球，质量为．当铝球一半体积浸在水中，在端施加的竖直向下的拉力时，杠杆恰好在水平位置平衡．（，）下列结果正确的是A．该铝球空心部分的体积为B．该铝球的体积为C．该铝球受到的浮力为D．该铝球受到的浮力为【答案】C【解析】【分析】根据密度的公式得到铝球实心部分的体积，根据杠杆的平衡条件得到A端的拉力，铝球在水中受到的浮力等于重力减去A端的拉力，根据阿基米德原理求出排开水的体积，从而得出球的体积，球的体积减去实心部分的体积得到空心部分的体积．【详解】铝球实心部分的体积：，由杠杆平衡的条件可得：FA×OA=FB×OB，，铝球受到的浮力：，铝球排开水的体积：，铝球的体积：，则空心部分的体积：．【点睛】本题考查杠杆和浮力的题目，解决本题的关键知道杠杆的平衡条件和阿基米德原理的公式．4．小勇体重600N，利用如图所示的滑轮组在10s内使物体A匀速上升5m．已知物体A重为800N，小勇作用在绳端的拉力大小为500N，在此过程中，下列说法正确的是A．水平地面对小勇的支持力做功为6000JB．小勇做的有用功为3000JC．小勇拉力的功率为250WD．此滑轮组的机械效率为80%【答案】D【解析】水平地面对小勇的支持力与小勇运动的方向是垂直的，支持力不做功，故A错；小勇做的有用功就是克服物体的重力做的功W有=Gh=800N×5m=4000J，故B错；小勇做的总功为W总=Fs=500N×10m=5000J，拉力的功率为P=W总/t=5000J/10s=500W，故C错；滑轮组的机械效率为η=W有/W总=4000J/5000J=80%，故D正确；应选D．5．如图所示，定滑轮重4N，动滑轮重0.5N，在拉力F的作用下，1s内将重为4N的物体A沿竖直方向匀速提高了10cm．如果不计绳重和摩擦．则以下计算结果正确的是A．绳子自由端移动速度为0.3m/sB．拉力F的大小为4NC．拉力F的功率为0.45WD．滑轮组的机械效率为75%【答案】C【解析】【详解】由图知道，承担物重的绳子的有效股数是：n=2，A．绳端移动的距离是：s=2h=2×0.1m=0.2m，绳子自由端移动的速度是：，故A错误；B．不计绳重和摩擦，则拉力，故B错误；C．拉力做的总功：W总=Fs=2.25N×0.2m=0.45J，拉力F的功率：，故C正确；D．拉力做的有用功W有=Gh=4N×0.1m=0.4J，滑轮组的机械效率是：≈88.9%，故D错误。6．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F1、F2、F3，下列关系中正确的是A．F1＞F2＞F3B．F1＜F2＜F3C．F2＞F1＞F3D．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F1=f；第二个图中滑轮为动滑轮，因为动滑轮可省一半的力，所以根据二力平衡，此时拉力F2=f；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=2f；由此可得F2<F1<F3.故D正确.7．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180JD．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，故A错误；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的功率为：，故D正确。故选D。8．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．9．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．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．10．某商店有一不等臂天平（砝码准确），一顾客要买2kg白糖，营业员先在左盘放一包白糖右盘加1Kg砝码，待天平平衡后；接着又在右盘放一包白糖左盘加1kg砝码，待天平平衡后．然后把两包白糖交给顾客．则两包白糖的总质量A．等于2KgB．小于2KgC．大于2KgD．无法知道【答案】C【解析】解答：由于天平的两臂不相等，故可设天平左臂长为a，右臂长为b（不妨设a＞b），先称得的白糖的实际质量为m1，后称得的白糖的实际质量为m2由杠杆的平衡原理：bm1=a×1，am2=b×1，解得m1=，m2=则m1m2=因为（m1+m2）2=因为a≠b，所以（m1+m2）-2＞0，即m1+m2＞2这样可知称出的白糖质量大于2kg．故选C．点睛：此题要根据天平的有关知识来解答，即在此题中天平的臂长不等，这是此题的关键．11．如图所示，工人利用动滑轮吊起一袋沙的过程中，做了300J的有用功，100J的额外功，则该动滑轮的机械效率为（）A．75％B．66．7％C．33．3％D．25％【答案】A【解析】试题分析：由题意可知，人所做的总功为W总=W有+W额=300J+100J=400J，故动滑轮的机械效率为η=W有/W总=300J/400J=75%，故应选A。【考点定位】机械效率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．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．14．如图所示，一直杆可绕O点转动，杠杆下端挂一重物，为了提高重物，用一个始终跟杠杆垂直的力使杠杆由竖直位置慢慢转到水平位置，在这个过程中直杆A．始终是省力杠杆 B．始终是费力杠杆C．先是省力的，后是费力的 D．先是费力的，后是省力的【答案】C【解析】【详解】由图可知动力F1的力臂始终保持不变，物体的重力G始终大小不变，在杠杆从竖直位置向水平位置转动的过程中，重力的力臂逐渐增大，在L2＜L1之前杠杆是省力杠杆，在L2＞L1之后，杠杆变为费力杠杆．15．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．16．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。17．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．18．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．19．如图，用滑轮组将600N的重物在10s内匀速提升了2m，动滑轮重为100N（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是A．绳子自由端拉力的功率是70WB．滑轮组的机械效率是85.7%C．提升重物的过程中所做的额外功是400JD．提升的重物变成400N时，滑轮组的机械效率将变大【答案】B【解析】【详解】A．根据图示可知，n=2，不计绳重和摩擦，拉力：F=（G+G轮）=（600N+100N）=350N，拉力端移动距离：s=2h=2×2m=4m，总功：W总=Fs=350N×4m=1400J，拉力的功率：P===140W；故A错；B．有用功：W有用=Gh=600N×2m=1200J，滑轮组的机械效率：η==≈85.7%，故B正确；C．提升重物的过程中所做的额外功：W额=W总﹣W有用=1400J﹣1200J=200J，故C错；D．当提升重物的重力减小为400N，做的有用功就变小，而额外功几乎不变，有用功和总功的比值变小，故滑轮组的机械效率变小，故D错；20．下图所示的工具中，属于费力杠杆的是：A．钢丝钳 B．起子C．羊角锤 D．镊子【答案】D【解析】【详解】动力臂小于阻力臂的杠杆属于费力杠杆，四幅图中只有镊子的动力臂是小于阻力臂的，故应选D。21．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】B【解析】【详解】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．22．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．23．下列关于机械效率的说法正确的是