【单元练】无锡新区硕放中学八年级物理下第十二章【简单机械】经典题(含解析)

一、选择题
1．小明用如图所示的装置探究杠杆的平衡，杠杆重力忽略不计，AB ＝BC ＝CO 。

图中所用钩码相同，弹簧测力计均保持竖直方向拉杠杆，使杠杆平衡在图示位置，弹簧测力计的示数分别为F 1、F 2、F 3、F 4，以下判断正确的是（ ）
A ．F 1﹤F 2﹤F 3﹤F 4
B ．F 1=F 4﹤F 3﹤F 2
C ．F 1=F 4﹤F 2﹤F 3
D ．F 1﹤F 3﹤F 2﹤F 4B
解析：B
设钩码重力为G ，因AB ＝BC ＝CO ，弹簧测力计均保持竖直方向拉杠杆，使杠杆平衡在图示位置，根据杠杆的平衡条件可得
13
G F =
223
F G =
32
G F =
43
F G =
故可得
F 1=F 4﹤F 3﹤F 2
故选B 。

2．如图,水平桌面上的物体A 重100N ，物体B 重40N ，此时物体B 恰能匀速下降；当用一水平向左的力F 拉动物体A 在2s 内匀速向左移动1m 的过程中，若不计动滑轮和绳的重力，不计绳与滑轮及滑轮轴间的摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A ．
B 上升了2m
B ．拉力F 的功率为20W
C ．物体A 与桌面间的滑动摩擦力为40N
D ．吊着B 物体的绳子所做的功为40J B
解析：B
A ．滑轮组的动滑轮绕2段绳，当用一水平向左的力F 拉动物体A 在2s 内匀速向左移动1m 的过程中，A 移动的距离为
B 升高高度的2倍，B 上升了
h B=1m
2
=0.5m，
故A错误；
BC．当A向右做匀速直线运动，A水平方向上受到水平向右的拉力和向左的摩擦力为一对平衡力，故
f=1
2
G B=
1
2
×40N=20N，
当A向左做匀速直线运动，水平方向上受到水平向左的拉力、向右的摩擦力、B对A的拉力，由于滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关，因压力不变，接触面的粗糙程度不变，故摩擦力不变，所以向右的摩擦力为：f=20N．A向左做匀速直线运动，受到平衡力的作用，A受到的水平向左的拉力为：
F=f+1
2
G B=20N+20N=40N，
拉力F的功率为：
P=
40N1m
2s
W Fs
t t
⨯
===20W，
故B正确，C错误；
D．绳子拉力对物体B所做的功为：
W=G B h B=40N×0.5m=20J，
D错误．
3．有一根一端粗一端细的木棒，用绳子栓住木棒的O点，将它悬挂起来，恰好在水平位置平衡，如图所示，若把木棒从绳子悬挂处锯开，则被锯开的木棒（）
A．粗细两端一样重B．粗端较重C．细端较重D．无法判断B
解析：B
将木棒以O点分为左右两部分；
根据杠杆平衡条件：F1l1=F2l2，由题意可得：G左l左=G右l右，
因物体的重心在物体的几何中心，则杠杆示意图如图：
由图知：l左<l右，所以G左>G右；即左端(粗端)较重．
故B符合题意．
4．关于机械效率，下面说法中正确的是（）
A ．功率越大的机械，机械效率越高
B ．机械效率越高的机械越省力
C ．机械效率越低的机械，做的功就越少
D ．由于有用功总小于总功，机械效率总小于1D 解析：D
A ．功率是单位时间内做的功，表示的是做功的快慢，机械效率是指有用功与总功的比值，两者没有必然的联系，故A 不符合题意；
B ．机械效率高说明有用功与总功的比值大，与机械省不省力无关，故B 不符合题意；
C ．机械效率是指有用功与总功的比值，机械效率越低，有用功与总功的比值越小，不能说明做的功越少，故C 不符合题意；
D ．使用任何机械，除了做有用功外，都不可避免地要做额外功，所以有用功总小于总功，机械效率是指有用功与总功的比值，所以机械效率总小于1，故D 符合题意。

故选D 。

5．工人利用图所示的滑轮组，将重180N 的物体竖直向上匀速提起2m ，用时5s ；所用拉力F 为80N （不计绳重和摩擦）。

以下相关计算正确的是（ ）
A ．有用功是400J
B ．动滑轮的重力为55N
C ．拉力F 的功率为72W
D ．动滑轮的机械效率为75%D 解析：D A ．所做的有用功
W 有用180N 2m 360J Gh ==⨯=
故A 错误；
B ．由图知3n =，，不计绳重和摩擦，拉力
()1
3
F G G =
+动 则动滑轮重力
G 动3380N 180N 60N F G =-=⨯-=
故B 错误； C ．拉力端移动的距离
332m 6m s h ==⨯=
拉力做的总功
W 总80N 6m 480J Fs ==⨯=
拉力做功的功率
480J
=96W 5s
W P t =
=总 故C 错误；
D ．滑轮组的机械效率
360J
×100%=75%480J
W W η=
=
有总
故D 正确。

故选D 。

6．下列情境描述中正确的是（ ）
A ．甲图中钓鱼竿受到的阻力就是鱼的重力
B ．乙图中手握哑怜向上运动时，前臂骨骼可以看成省力杠杆
C ．丙图中手将衣服夹子捏开时，夹子可以看成省力杠杆
D ．丁图中用动滑轮提升物体时，动滑轮的支点在滑轮的轴心C 解析：C
A. 甲图中钓鱼竿受到的阻力是鱼线向下的拉力，故A 错误；
B. 观察乙图可知，以肘关节为支点，阻力臂大于动力臂，为费力杠杆，故B 错误；
C. 丙图中，以夹子前端为支点，动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故C 正确；
D. 丁图中动滑轮的支点为左侧固定绳子与动滑轮接触点，故D 错误。

故选C 。

7．如图所示，斜面长5m ，高1m ，木块重100N ，小明用F =32N 的力将物体从底端沿斜面匀速拉到顶端，则下列说法正确的是（ ）
A ．小明做的有用功为32J
B ．木块受到的摩擦力为32N
C ．斜面的机械效率为20%
D ．小明做的总功为160J D 解析：D
A ．小明做的有用功
100N 1m 100J W Gh ==⨯=有
小明做的有用功是100J ，A 错误； BD ．小明做的总功（即拉力对物体做的功）
32N 5m 160J W Fs ==⨯=总
小明做的总功是160J ； 根据
W W W =+总有额
可知额外功
-160J -100J 60J W W W ===额总有
由W 额=f s 得摩擦力
60J
12N 5m
W f s
=
=
=额 木块受到的摩擦力是12N ；B 错误、D 正确； C ．斜面的机械效率
100J
100%100%62.5%160J
W W η=
⨯=
⨯=有总
斜面的机械效率是62.5%，C 错误。

故选D 。

8．如图所示的四种用具中，属于费力杠杆的是（ ）
A ．剪刀
B ．核桃钳
C ．钢丝钳
D ．面包夹子D
解析：D
A ．图中剪刀在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A 选项不符合题意；
B ．核桃钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B 选项不符合题意；
C ．钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C 选项不符合题意；
D ．面包夹子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故D 选项符合题意。

故选D 。

9．用如图所示的滑轮组拉动水平地面上重200N 的物体，使物体在4s 内匀速前进了4m ，已知物体受到地面的摩擦力为60N ，所用拉力大小为25N ，忽略绳重、滑轮重。

下列说法正确的是（ ） ①拉力做功的功率为75W ②绳子自由端在4s 内移动了8m ③该滑轮组的机械效率为80% ④物体克服摩擦力做的功为300J
A ．只有①③正确
B ．只有②④正确
C ．只有①④正确
D ．只有②③正确A
解析：A
由图可知，动滑轮上有3段绳子，则绳子自由端移动的距离
s ＝3s 物＝3×4m ＝12m
物体克服摩擦力做的功（有用功）为
W 有用＝fs 物＝60N ×4m ＝240J
拉力做的总功为
W 总＝Fs ＝25N ×12m ＝300J
拉力做功的功率为
300J
75W 4s
W P t =
==总 滑轮组的机械效率为
240J
100%80%300J
W W η=
⨯=
=有用总
综上可知①③正确、②④错误。

故选A 。

10．使用下列工具的情景中，属于费力机械的是（ ）
A ．滑轮组提升重物
B ．自拍杆自拍
C ．使用扳手固定物体
D ．手拉行李箱B
解析：B
A ．滑轮组省力的情况由承担物重的绳子段数决定，属省力滑轮，故A 不符合题意；
B ．自拍杆自拍时，动力臂要小于阻力臂，为费力杠杆，故B 符合题意；
C ．扳手在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故C 不符合题意；
D ．手拉行李箱时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故D 不符合题意。

故选B 。

二、填空题
11．如图所示，搬运工人往卡车上装货，车厢高1.5m ，工人在车上搭一块长为3m 的木板做成斜面，工人沿斜面方向用500N 的推力就能将重为800N 的货物匀速推到在上，斜面对物体摩擦力为_______N 。

100
解析：100 推力做的有用功
800N 1.5m=1200J W Gh ==⨯有
推力做的总功
500N 3m=1500J W Fs ==⨯总
克服斜面对物体摩擦力做的额外功
1500J-1200J=300J W W W =-=额总有
由W fs =额可得，斜面对物体摩擦力
300J
=100N 3m
W f s
=
=
额 12．如图所示，妈妈体重比小明大，跷跷板水平平衡时，妈妈比小明离转轴____（填
“远”或“近”）。

若小明往转轴靠近一小段距离，为了保持跷跷板水平平衡，妈妈应适当____（填“远离”或“靠近”）转轴；若小明和妈妈分别抱上一只质量相同铁球，则跷跷板的____端会下沉（填“左”或“右”）。

近靠近右
解析：近靠近右
[1]跷跷板在水平位置平衡时，设小明的重力为G1，力臂为l1，妈妈的重力为G2，力臂为l2，因为
G1l1=G2l2
G1＜G2
所以
l1＞l2
即妈妈比小明离转轴近。

[2]若小明往转轴靠近一小段距离，即力臂为l1减小，为了保持跷跷板水平平衡，由
G1l1=G2l2知，在G1和G2不变时，l1减小，l2也减小，妈妈应适当靠近转轴。

[3]若小明和妈妈分别抱上一只质量相同铁球，则左端为
(G2+G球) l2=G2l2+G球l2
右端为
(G1+G球) l1=G1l1+G球l1
因为
G1l1=G2l2，l1＞l2
所以右端力和力臂的乘积较大，跷跷板的右端会下沉。

13．立交桥在现代交通系统中已经越来越普遍，设计者通过盘旋而上的设计巧妙地增加了立交桥的长度，这种设计可以达到_____的目的，立交桥属于简单机械中的_____；如图所示的甲、乙两棵树，它们的树冠和根系均相同，但乙树比甲树高，当我们研究哪棵树容易被大风吹倒或折断时，可以把树看作是一个_____模型，由此可以判断出_____树容易被吹倒或折断。

省力斜面杠杆乙
解析：省力斜面杠杆乙
[1][2]在高度一定的情况下，盘旋而上的设计巧妙地增加了立交桥长度，实际上是简单机械中的斜面，使用斜面可以省力；
[3][4]我们可以把树看作一个杠杆模型，支点为树根处，当都受到同样大小的风力作用时，
树越高，其力臂越大，越容易被风吹倒。

14．下图是家用手摇晾衣架，A 、B 两滑轮中属于动滑轮的是________；若衣服和晾衣架的总重为120N ，不计动滑轮重、绳重及摩擦，静止时绳的拉力F =________N ．
B30
解析：B 30
[1]轴随重物一起运动的滑轮是动滑轮，观察图可知，A 滑轮固定不动，B 滑轮随晾衣架一起运动，那么B 是动滑轮；
[2]若衣服和晾衣架的总重为120N ，总共有4跟绳子来承担它们的重力，那么每跟绳子的拉力为30N ，即绳的拉力30N F =．
15．如图所示，一根粗细均匀的硬棒AB 被悬挂起来，已知8AB AO =，当在A 处悬挂240牛的重物G 时，杠杆恰好平衡，则杠杆受到的重力为______牛。

80
解析：80
因为杠杆为粗细均匀的硬棒，所以杠杆AB 的重心在杠杆的中心，力臂为杠杆AB 的3
8
；由
杠杆平衡的条件可得：
3
8
G AB G OA ⨯=⨯杠杆
已知AB =8AO ，则
3188
G AB G AB ⨯=⨯杠杆
可得
11
×240N =80N 33
G G ==杠杆。

16．如图所示，用竖直向上大小为100 N 的拉力F ，将重180 N 物体提高1 m 时，绳子自由端应提高____m ，滑轮重________N ．（不计摩擦）
20
解析：20
第一空．图中机械为动滑轮，根据动滑轮特点，绳子自由端移动的距离为：
s=2h=2×1m=2m．即物体提高1 m时，绳子自由端应提高2m．
第二空．根据F=
+
2
G G
动，滑轮重为：
G动=2F-G=2×100N-180N=20N．
17．如图，重100 N的物体，以0.1 m/s的速度在水平面上作匀速直线运动，作用在绳自由端的拉力是20 N，则作用在物体上的水平拉力是_________N，物体A受到的滑动摩擦力是_________N，10 s内绳子自由端通过的距离是_________m．（不计滑轮及绳重，不计绳与滑轮间的摩擦）
402
解析：40 2
由图知道，物体做匀速直线运动，有两条绳子作用在动滑轮上（n＝2）承担作用力，不计滑轮及绳重，不计绳与滑轮间的摩擦，由力的平衡条件知道，作用在物体上的水平拉力F′＝2F＝2×20N＝40N；由于物体匀速运动，所以，摩擦力等于作用在A上的水平拉力，即f ＝F′＝40N；又因为物体运动的速度是v＝0.1m/s，所以，绳子自由端移动的速度是：v′＝2v
＝2×0.1m/s＝0.2m/s，由
s
v
t
知道，10s内绳子自由端移动的距离是：s＝v′t＝0.2m/s×10s
＝2m．
18．如图所示，小明在3s内将一个重100N的物体从斜面底部向上匀速拉到斜面的顶端，沿斜面的拉力F为75N，物体沿斜面移动的距离s为5m，上升的高度h为3m，则人对物体做的功是_____J，功率是_____W；斜面的机械效率为_____．
12580【解析】
解析：12580%
【解析】
人对物体做的功是：W=Fs=75N×5m=375J；人的功率是：P=W
t =375J
3s
=125W；因
为G=100N，h=3m，克服物体重力所做的功是有用功：W
有
=Gℎ=100N×3m=300J；
W
总=Fs=75N×5m=375J，斜面的机械效率是：η=
W
有用
W
总
×100%=300J
375J
×100%=
80%.
19．如图所示，工人沿斜面用一个大小恒定的力F把一重为 600N的物体从斜面底部匀速推到顶部（不考虑物体的大小）。

已知斜面长L=3m，高h=1.5m。

若该过程中斜面的效率为60%，则力F的大小为______N。

500
解析：500
工人做的有用功
W 有用=Gh =600N ×1.5m=900J 由60%W W η==有总得总功
900J 1500J 60%60%
W W ===有总 由W =Fs 可得，拉力的大小
1500J 500N 3m
W F L ===总 20．如图所示，工人师傅用滑轮组把300N 的重物匀速提升，人对绳的拉力为200N ，滑轮组的机械效率为______。

75
解析：75%
由图可知，承担重物的绳子段数n =2，设重物上升的高度是h ，则绳端移动的距离s =2h ，滑轮组的机械效率是
300N 100%100%100%75%200N 2W Gh h W Fs h
η⨯=
⨯=⨯=⨯=⨯有总 三、解答题 21．工人用图示装置在10s 内将重为450N 的货物匀速提升2m ，此过程中拉力F 的功率为120W ，机械中摩擦力及绳重忽略不计。

求：
(1)工人做的有用功；
(2)滑轮组的机械效率；
(3)若工人用此装置匀速提升其他货物，测得拉力大小为300N ，则工人提升货物的重。

解析：(1)900J ；(2)75%；(3)750N
解：(1)工人做的有用功
450N 2m 900J W Gh ==⨯=有
(2)总功为
120W 10s 1200J W Pt =⨯==总
滑轮组的机械效率 900J 100%100%75%1200J
W W η=
⨯=⨯=有总 (3)动滑轮重力 1200J 900J 150N 2m W W G h --===总有动 工人提升货物的重 33300N 150N 750N G F G =-=⨯-=物动
答：(1)工人做的有用功900J ；
(2)滑轮组的机械效率75%； (3)若工人用此装置匀速提升其他货物，测得拉力大小为300N ，则工人提升货物的重750N 。

22．如图所示，水平地面上有一重900N 的物体，现用细绳将其挂在轻质杠杆的A 端，在杠杆的B 端竖直向下用力拉杠杆，杠杆在水平位置平衡，已知拉力F 1=200N ，
AO ∶OB =1∶3，物体的底面积为0.2m 2。

求：
(1)细绳对杠杆的拉力F 2；
(2)剪断细绳后，物体对地面的压力和压强。

解析：(1)600N ；(2)900N ；4.5×103Pa
解：(1)由杠杆平衡的公式F 1l 1=F 2l 2，细绳对杠杆的拉力F 2为
112123=200N =600N 1
F l OB F F l OA ==⨯ (2)由题意知，剪断细绳后，物体对地面的压力等于重力，物体对地面的压力为
F=G =900N 由公式F p S
=可得，物体对地面的压强为 32900N 4.510Pa 0.2m
F p S ===⨯ 答：(1)细绳对杠杆的拉力为600N ；
(2)剪断细绳后，物体对地面的压力为900N 、压强为4.5×103Pa 。

23．如图所示，重 100N 的物体 A 沿水平面以 0.4m/s 的速度做匀速直线运动，水平拉力F 为5N ，此过程中滑轮组机械效率为 80%，求拉力做功的功率及物体 A 受到的摩擦力分别是多大?
解析：6W ；12N
由图可知滑轮组中的n =3，拉力绳端移动速度为
30.4m/s 1.2m/s v nv ==⨯=绳物
则拉力做功的功率为
1.2m/s 5N 6W P v F =⨯==绳
滑轮组的机械效率为 fs fs f Fs nFs nF
η=
==' 则物体 A 受到的摩擦力为 80%35N 12N f nF η==⨯⨯=
答：拉力做功的功率为6W ，物体 A 受到的摩擦力为12N 。

24．在斜面上将一个重5N 的物体在10s 的时间内匀速拉到顶端（如图），沿斜面向上的拉力为2N ，s 为1.5m ，h 为0.3m 。

求：
(1)拉力做的功和功率；
(2)物体被拉上斜面的机械效率。

解析：(1)3J 0.3W ；(2) 50%
解：(1)拉力做功为
2N 1.5m 3J W Fs ==⨯=
拉力做功功率为
3J 0.3W 10s
W P t =
== (2)有用功为 5N 0.3m 1.5J W Gh ==⨯=有
机械效率为
1.5J 100%100%50%3J
W W η=⨯=⨯=有 答：(1) 拉力做功为3J ，拉力做功功率为0.3W ；
(2)物体被拉上斜面的机械效率50%。

25．如图所示为工地上利用滑轮组拉动物件的示意图，重4.8⨯103N 的物件A 在2⨯103N 的拉力F 的作用下，以0.1m/s 的速度匀速直线运动了10s ，则在此过程中，求：
(1)对物件A 做的有用功；
(2)拉力F 做的功和功率；
(3)滑轮组机械效率。

解析：(1) 4.8⨯103J ；(2) 6⨯103J ；600W ；(3)80%
解：(1)由图知，动滑轮上绳子的段数3n =。

由s v t
=可得，物体上升的高度 0.1m/s 10s=1m h vt ==⨯
有用功
334.810N 1m=4.810J W Gh ==⨯⨯⨯有
(2)绳子自由端移动的距离
331m=3m s h ==⨯
拉力做的功
33210N 3m=610J W Fs ==⨯⨯⨯总
拉力的功率
3610J =600W 10s
W P t ⨯==总 (3)滑轮组的机械效率
334.810J 100%100%80%610J
W W η⨯=⨯=⨯=⨯有总 答：(1)对物件A 做的有用功为34.810⨯J ；
(2)拉力F 做的功和功率为3610J ⨯和600W ；
(3)滑轮组机械效率为80%。

26．小明利用如图所示的滑轮组提升重物，不计绳重和摩擦。

（1）若小明用250N 的力恰好能将重400N 的物体竖直向上匀速提起2m ，该滑轮组所做的有用功是多少？
（2）此时滑轮组的机械效率为多大？
（3）若用此滑轮组将重900N 的物体竖直向上匀速提升2m ，拉力在这一过程中所做的功是多少？
解析：（1）800J ；（2）80%；（3）2000J
解：(1)有用功
W 有=Gh =400N ×2m=800J
(2)该滑轮组此时的机械效率 400N 100%100%=100%80%2250N
W Gh W Fnh η=⨯=⨯⨯=⨯有
总 (3)不计绳重和摩擦，则
G 动=nF -G 物=2×250N-400N=100N
若用此滑轮组将重900N 的物体竖直向上匀速提升2m ，则此时拉力
11()(900N 100N)500N 22
F G G '=⨯+=⨯+=物动 拉力F 在这一过程中所做的功
W 总=F ′S′=F ′×nh =500N ×2×2m=2000J
答：(1)滑轮组所做的有用功是800J ；
(2)此时滑轮组的机械效率为80%；
(3)若用此滑轮组将重900N 的物体竖直向上匀速提升2m ，拉力在这一过程中所做的功是2000J 。

27．工人用如图所示装置在 10s 内，将重为900N 的货物匀速提升 2m ，此过程中拉力的功率为 240W ，已知动滑轮重100N 。

求：
(1)有用功；
(2)工人的拉力；
(3)克服绳重和摩擦所做的功与总功的比值。

解析：(1)1800J ；(2)400N ；(3)16
解：(1)有用功为
W 有=Gh =900N×2m=1800J
(2)拉力做的总功
W 总=Pt =240W×10s=2400J
由图可知，n =3，则绳端移动的距离
s =3h =3×2m=6m
工人的拉力 2400J 400N 6m W F s =
==总 (3)克服动滑轮自重做功 W 动=G 动h =100N×2m=200J
克服绳重和摩擦所做的功与总功的比值
2400J 1800J 200J 12400J 6
W W --==绳总 答：(1)有用功1800J ；
(2)工人的拉力400N ；
(3)克服绳重和摩擦所做的功与总功的比值16。

28．如图1，轻质杠杆在水平位置平衡．现利用该杠杆提升货物（如图2），货物P 重120N ，在竖直向下大小为120N 的拉力F 作用下，该杠杆从图中水平位置缓慢匀速转至虚线位置，此过程中重物P 上升的高度为0.8m ，拉力F 下降的高度为1m 。

求
(1)提升货物做的有用功W 有；
(2)拉力F 做的额外功W 额；
(3)该杠杆的机械效率η。

解析：(1)96J ；(2)24J ；(3)80%
【分析】
(1)知道物体的重力和被提升的高度，利用W Gh =有求出杠杆做的有用功；
(2)利用W Fs =总求出拉力做的总功，再利用=W W W -额总有求出拉力F 做的额外功W 额；
(3)知道了有用功、总功，利用100%W W η=
⨯有用总求出杠杆的机械效率。

(1)提升货物做的有用功是
=120N 0.8m=96J W Gh =⨯有
(2)拉力做的总功是
=1201m=120J W Fs =⨯总
拉力F 做的额外功为
==120J-96J=24J W W W -额总有
(3) 该杠杆的机械效率为
96J 100%=100%=80%120J
W W η=⨯⨯有用总 答：(1)提升货物做的有用功是96J ；
(2)拉力F 做的额外功是24J ；
(3)该杠杆的机械效率是80%。