(物理)初中物理简单机械测试卷(含答案解析)

（物理）初中物理简单机械测试卷（含答案解析）
一、选择题
1．如图为工人用力撬起石头的情景，小亮在图中画出了四个作用于硬棒上的力，其中能正确表示工人左手施力且最省力的是（）
A．F1B．F2C．F3D．F4
【答案】C
【解析】
解答：因为由图可知,四个力中F3的力臂最长，所以根据杆杆平衡条件可知，最省力的是沿F3方向．故选C.
2．如图所示，用滑轮组在4s内将重为140N的物体匀速提升2m，若动滑轮重10N，石计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。

则在此过程中，下列说法正确的是
A．拉力F为75N
B．绳子自由端向上移动了4m
C．滑轮组的机械效率约为93.3%
D．提升200N重物时，滑轮组机械效率不变
【答案】C
【解析】
【详解】
A．由图可知，n=3，不计摩擦及绳重，拉力：
F=1
3
（G+G动）=
1
3
×（140N+10N）=50N，故A错误；
B．则绳端移动的距离：s=3h=3×2m=6m，故B错误；C．拉力做功：W总=Fs=50N×6m=300J，
有用功：W有用=Gh=140N×2m=280J，
滑轮组的机械效率： =W
W
有用
总
×100%=
280J
300J
×100%≈93.3%，故C正确。

D．提升200N重物时，重物重力增加，据η=W
W
有用
总
=
Gh
Gh G h
+
动
=
G
G G
+
动
可知滑轮组机
械效率变大，故D错误。

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250J
C．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=1
n
（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=W
W
有
总
，得：W总=
W
η
有=
150
60%
J
=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=W
h
额=
100
1
J
m
=100N，拉力F的大小：
F=1
3
（G物+G轮）=
1
3
（150N+100N）=
250
3
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=W
W
有
总
，得：W总
=W
η
有=
150
60%
J
=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=W
h
额=
100
1
J
m
=100N，拉力F的大小：F=
1
2
（G物+G轮）=
1
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 ．
4．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400N
B ．绳子自由端移动的速度为0.8m/s
C ．拉力F 做功为6000J
D ．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n =4，若忽略绳重及摩擦，则拉力是：
()1
4
F G G =
+动 ， 由此可得动滑轮的总重是：
4=4600N 2000N=400N G F G =-⨯-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 =4×2m=8m ， 绳子自由端移动的速度是：
8m 0.8m/s 10s
s v t =
== ， 故B 正确； C ．拉力做的功是： W 总 =Fs =600N ×8m=4800J ， 故C 错误；
D ．该滑轮组的机械效率是：
=
44W Gh Gh G
W Fs F h F
η=
==有用总
， 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。

5．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
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．用如图所示滑轮组提起重G=320N 的物体，整个装置静止时，作用在绳自由端的拉力F=200N ，则动滑轮自身重力是（绳重及摩擦不计）
A．120N
B．80N
C．60N
D．无法计算
【答案】B
【解析】
【详解】
由图可知，n=2，由题知，G物=320N，F=200N，
∵不考虑绳重和摩擦，，
即：，
∴动滑轮重：G轮=80N．
8．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。

9．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10N
B．1s～2s内，物体在做加速运动
C．2s～3s内，拉力F的功率是100W
D．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．
10．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，左端下沉
C．杠杆不能平衡，右端下沉 D．无法判断
【答案】C
【解析】
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：m A gOC=m B gOD，由图知OC＜OD．所以m A＞m B，当向支点移动相同的距离△L时，两边的力臂都减小△L，此时左边的力矩为：m A g（OC-△L）
=m A gOC-m A g△L，
右边的力矩为：m B g（OD-△L）=m B gOD-m B g△L，由于m A＞m B，所以m A g△L＞
m B g△L；所以：m A gOC-m A g△L＜m B gOD-m B g△L．
因此杠杆不能平衡，将向悬挂B物体的一端即右端下沉。

故C正确为答案。

11．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F 2做的功有一部分属于额外功
D ．F 2做功的功率比F 1做功的功率大 【答案】D 【解析】 【详解】
A ．根据题意知道，用F 1的力将物体
B 匀速提升h ，F 1做的是有用功，即W 有=300J ，借助滑轮组用F 2的力把物体B 匀速提升相同高度，F 2做的是总功，即W 总=500J ，由
100%W W η=
⨯有用
总
知道，滑轮组的机械效率是： 300J
100%=100%=60%500J
W W η=
⨯⨯有用总, 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F 2多做一些功，即额外功，故C 不符合题意；
D ．由W
P t
=
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．
12．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70W
B ．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400J
D ．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=1
2
（G+G轮）=
1
2
（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=W
t
总=
1400J
10s
=140W；
故A错；
B．有用功：
W有用=Gh=600N×2m=1200J，滑轮组的机械效率：
η=W
W
有
总
=
1200J
1400J
≈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；
13．如图甲所示，长1.6m、粗细均匀的金属杆可以绕O点在竖直平面内自由转动，一拉力﹣﹣位移传感器竖直作用在杆上，并能使杆始终保持水平平衡．该传感器显示其拉力F与作用点到O点距离x的变化关系如图乙所示．据图可知金属杆重（）
A．5N B．10N C．20N D．40N
【答案】B
【解析】
【分析】
杠杆的平衡条件 【详解】
使金属杆转动的力是金属杆的重力，金属杆重心在中心上，所以阻力臂为：
L 1=0.8m ，
取当拉力F=20N ，由图象可知此时阻力臂：
L 2=0.4m ，
根据杠杆的平衡条件有：
GL 1=FL 2
所以
G×0.8m=20N×0.4m
解得：
G=10N
14．下列关于机械效率的说法正确的是（ ） A ．越省力的机械，机械效率越高 B ．做功越少的机械，机械效率越低 C ．做功越慢的机械，机械效率越低
D ．总功相同，有用功越大的机械，机械效率越高 【答案】D 【解析】 【详解】
A ．机械效率是有用功与总功的比值，与机械省力与否无关，故A 错误．
B ．机械效率越低，有用功占总功的比例越低，不一定就是做的功少，故B 错误．
C ．做功越慢的机械，功率越小．功率和机械效率是两个不同的概念，二者没有关系，不能说做功越慢的机械，机械效率越低，故C 错误．
D ．由η100%W W 有用总
=⨯可知，总功相同，有用功越大的机械，机械效率越高，故D 正
确．
15．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）（ ）
A ．
B ．
C ．
D ．
【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F1＝G；
B. 根据勾股定理知h＝＝3m,图中为斜面,F2×5m＝G×3m,得到F2＝0.6G；
C. 如图所示,由图可知，由杠杆平衡条件可得：F3×L2＝G×L G,拉力F3＝G×G＝
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F4；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F1、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。

16．如图所示的滑轮组上挂两个质量相等的钩码A、B，放手后将出现的想象是（滑轮重、绳重及摩擦不计）
A．下降B．B下降C．保持静止D．无法确定
【答案】B
【解析】
不计绳子、滑轮的重力和摩擦，B所在的滑轮为动滑轮，动滑轮省一半的力，B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A拉起只需B重力的一半即可，所以B下降，A上升．故选B.
点睛：利用动滑轮、定滑轮的省力特点分析解答此题．动滑轮可以省一半力，定滑轮不能省力．
17．用图所示装置提升重为350 N的箱子，动滑轮重50N，不计绳重和一切摩擦，下列说法正确的是
A．该装置不仅省力，还省距离
B．箱子匀速上升时，人对绳子的拉力为200 N
C．箱子上升的速度等于绳子自由端伸长的速度
D．此过程装置的机械效率约为58.3%
【答案】B
【解析】
【详解】
A ．由图知，该装置由两段绳子承重，可以省力，但费距离，故A 错误；
B ．n=2，不计绳重和一切摩擦且箱子匀速上升时，人对绳子的拉力为：350N 50N 200N 22
G G F ++===轮，故B 正确； C ．n=2，所以箱子上升的速度等于绳子自由端伸长的速度一半，故C 错误；
D ．不计绳重和一切摩擦时，此装置的机械效率约为：
()350N 350N 50N 100%100%87.5%W G G h
Gh W η++=
=⨯=⨯=轮有用总，故D 错误。

18．如图所示，杠杆上分别放着质量不相等的两个球，杠杆在水平位置平衡，如果两球以相同速度同时匀速向支点移动，则杠杆
A ．仍能平衡
B ．不能平衡，大球那端下沉
C ．不能平衡，小球那端下沉
D ．无法判断
【答案】C
【解析】
【详解】
开始时两球平衡，即力矩相等；当运动时，两球速度相同，则在相同时间内移动的距离相同，大球的力矩减少的快，则大球力矩会小于小球力矩，杠杆向小球那端下沉．
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G 1＝G 2，所用竖直向上的拉力分别为F 1和F 2，拉力做功的功率分别为P 1和P 2，两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＝P2B．F1＞F2；η1＞η2；P1＞P2 C．F1＜F2；η1＜η2；P1＜P2D．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＝1
n
（G+G轮），n1＝2，n2＝3，所以绳子受到的拉力分别
为：F1＝1
2
（G1+G轮），F2＝
1
3
（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＝W
W
有用
总
可知，机械效率相同，η1＝η2；
又因为所用时间相同，由P＝W
t
可知，拉力做功的功率P1＝P2，故B错误，A正确．
故选A．
20．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．。