简单机械专题练习

简单机械专题练习一、简单机械选择题1．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．2．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．3．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．4．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．5．如图，小明分别用甲、乙两滑轮把同一沙桶从1楼地面缓慢地提到2楼地面，用甲滑轮所做的功为W1，机械效率为；用乙滑轮所做的总功率为W2，机械效率为，若不计绳重与摩擦，则（）A．W1＜W2，η1＞η2B.W1=W2，η1＜η2C．W1＞W2,＜D．W1=W2,=【答案】A【解析】因为用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面，所以两种情况的有用功相同；根据η＝可知：当有用功一定时，利用机械时做的额外功越少，则总功越少，机械效率越高。而乙滑轮是动滑轮,所以利用乙滑轮做的额外功多,则总功越多,机械效率越低。即W1<W2,η1>η2.故选C.6．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=3×60N=180N。故选D。【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。7．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.8．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．9．用图中装置匀速提升重为100N的物体，手的拉力为60N，滑轮的机械效率为（）A．16.7% B．20% C．83.3% D．100%【答案】C【解析】【详解】由图可知，提升重物时滑轮的位置跟被拉动的物体一起运动，则该滑轮为动滑轮；∴拉力移动的距离s=2h，η=====≈83.3%．10．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．11．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．12．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。13．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。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．如图所示，是一种指甲刀的结构示意图下列说法中正确的是A．杠杆ABC是一个省力杠杆B．杠杆DBO的支点是B点C．杠杆DEO是一个等臂杠杆D．指甲刀有三个杠杆，两个省力杠杆，一个费力杠杆【答案】A【解析】【详解】A、在使用时，杠杆ABC的动力臂大于阻力臂，所以它是省力杠杆，故A正确；B、C、杠杆DBO和杠杆DEO，阻力作用点都在D点，动力作用点分别在B点和E点，支点都在O点，都是费力杠杆，故BC错误；D、可见指甲刀中有三个杠杆：ABC、OBD、0ED，其中ABC是省力杠杆，其它两个都是费力杠杆，故D错误．故选A。【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。16．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；17．如图所示，工人用250N的力F将重为400N的物体在10s内匀速提升2m，则此过程中A．工人做的有用功为800J B．工人做的总功为500JC．滑轮组的机械效率为60% D．拉力做功的功率为20W【答案】A【解析】【详解】A．工人做的有用功：，A选项正确。B．绳子的自由端移动的距离是4m，工人做的总功：，B选项错误。C．滑轮组的机械效率：，C选项错误。D．拉力做功的功率：，D选项错误。18．如图所示，斜面长3m，高0.6m，建筑工人用绳子在6s内将重500N的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是150N（忽略绳子的重力）．则下列说法正确的是A．斜面上的摩擦力是50N B．拉力的功率是50WC．拉力所做的功是300J D．斜面的机械效率是80%【答案】A【解析】【分析】（1）利用W＝Fs计算该过程拉力F做的功；利用W有＝Gh求出有用功，利用W额＝W总﹣W有求出额外功，然后利用W额＝fs计算货物箱在斜面上受的摩擦力大小；（2）利用P＝求拉力做功功率；（3）由η＝求斜面的机械效率．【详解】AC.拉力F做的功：W总＝Fs＝150N×3m＝450J；有用功：W有用＝Gh＝500N×0.6m＝300J，额外功：W额＝W总﹣W有用＝450J﹣300J＝150J，由W额＝fs可得，物体在斜面上受到的摩擦力：f＝＝＝50N，故A正确、C错误；B.拉力的功率：P＝＝＝75W，故B错；D.斜面的机械效率：η＝×100%66.7%，故D错误．故选A．19．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．20．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．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G1和G2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n=3,F1=G1,乙图n=2,F2=G2,若G1=G2,则F1<F2，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,F1=G1,乙图n=2,F2=G2,若G1<G2,则F1<F2,若G1<G2，则乙图有用功多，机械效率高，故C错误；D.甲图n=3,F1=G1,乙图n=2,F2=G2,若<,则F1<F2;甲乙两图由于滑轮组相同,并且不计摩擦则额外功相等,若G1<G2，由W=Gh，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．23．如图所示，在斜面上将一个重9N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为5N，斜面长3m，高1m。则下列说法中不正确的是：A．该过程中做的有用功为9JB．这个斜面的机械效率为60%C．物体所受到的摩擦力是5ND．减小斜面与物体间的摩擦可以提高斜面的机械效率【答案】C【解析】【分析】（1）根据公式W=Gh求拉力做的有用功；（2）根据W=Fs求拉力F对物体做的总功，斜面的机械效率等于有用功与总功之比；（3）克服摩擦力所做的额外功等于总功减去有用功，利用W额=fs求摩擦力；（4）提高斜面的机械效率的方法：减小摩擦力、增大斜面的倾斜程度。【详解】A、拉力做的有用功：W有用=Gh=9N×1m=9J，故A正确，不符合题意；B、拉力F对物体做的总功：W总=Fs=5N×3m=15J，斜面的机械效率，故B正确，不符合题意；C、克服摩擦力所做的额外功：W额=W总-W有=15J-9J=6J，由W额=fs得摩擦力，故C错误，符合题意；D、减小