【物理】物理简单机械试题类型及其解题技巧及解析

【物理】物理简单机械试题类型及其解题技巧及解析
一、简单机械选择题
1．甲升降机比乙升降机的机械效率高，它们分别把相同质量的物体匀速提升相同的高度．则（）
A．乙升降机提升重物做的有用功较多B．甲升降机的电动机做的额外功较多
C．甲升降机的电动机做的总功较少D．乙升降机的电动机做的总功较少
【答案】C
【解析】
【详解】
A．提升物体质量和高度相同说明甲、乙升降机做的有用功相等，故A错误；
BCD．既然甲机械效率高，则说明甲做的额外功少，总功也就少，故BD错误，C正确．
2．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＞F3
B．F1＜F2＜F3
C．F2＞F1＞F3
D．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=1
2
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.
3．山区里的挑夫挑着物体上山时，行走的路线呈“S”形，目的是
A．加快上山时的速度
B．省力
C．减小对物体的做功
D．工作中养成的生活习惯
【答案】B
【解析】
斜面也是一种简单机械，使用斜面的好处是可以省力．
挑物体上山，其实就是斜面的应用，走S形的路线，增加了斜面的长，而斜面越长，越省力，所以是为了省力．
故选B．
4．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
5．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．
6．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．
7．如图所示，小明用相同滑轮组成甲、乙两装置，把同一袋沙子从地面提到二楼，用甲装置所做的总功为W1，机械效率为η1；用乙装置所做的总功为W2，机械效率为η2．若不计绳重与摩擦，则
A．W1 = W2，η1 =η2B．W1 = W2，η1 <η2
C．W1 < W2，η1 >η2D．W1 > W2，η1 <η2
【答案】C
【解析】
【分析】
由图可知甲是定滑轮，乙是动滑轮，利用乙滑轮做的额外功多，由“小明分别用甲、乙两滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼”可知两种情况的有用功，再根据总功等于有用功加上
额外功，可以比较出两种情况的总功大小．然后利用η=W
W
有用
总
即可比较出二者机械效率
的大小．
【详解】
（1）因为小明分别用甲、乙两滑轮把同一袋沙从一楼地面提到二楼地面，所以两种情况的有用功相同；
（2）当有用功一定时，甲中所做的总功为对一袋沙所做的功，利用机械时做的额外功越少，则总功就越少，机械效率就越高；
（3）又因为乙是动滑轮,乙中所做的总功还要加上对动滑轮所做的功,利用乙滑轮做的额外功多,则总功越多,机械效率越低。

即W1小于W2,η1大于η2.
故选C.
8．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：m A gOC=m B gOD，由图示可知，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，此时左边为：m A g（OC﹣△L）=m A gOC﹣m A g△L，
右边为：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．
因此杠杆将向悬挂A 物体的一端即左端倾斜． 故选C ．
9．如图是抽水马桶水箱进水自动控制的结构原理图，AOB 为一可绕固定点O 转动的轻质杠杆，已知:1:2OA OB =，A 端用细线挂一空心铝球，质量为2.7kg ． 当铝球一半体积浸在水中，在B 端施加3.5N 的竖直向下的拉力F 时，杠杆恰好在水平位置平
衡．（33
2.710/kg m ρ=⨯铝，10/g N kg = ）下列结果正确的是
A ．该铝球空心部分的体积为33110m -⨯
B ．该铝球的体积为33310m -⨯
C ．该铝球受到的浮力为20N
D ．该铝球受到的浮力为40N 【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：3333
2.71102.710/m
kg
V m kg m
ρ
-=
=
=⨯⨯实， 由杠杆平衡的条件可得：F A ×
OA=F B ×OB ，2
3.571
A B OB F F N N OA ==⨯=， 铝球受到的浮力： 2.710/720F G F mg F kg N kg N N =-=-=⨯-=浮， 铝球排开水的体积：33
33
20210110/10/F N V m g kg m N kg
ρ-=
==⨯⨯⨯浮排水， 铝球的体积：3
3
3
3
22210410V V m m --==⨯⨯=⨯球排，
则空心部分的体积：4
3
3
3
3
3
410110310V V V m m m ---=-=⨯-⨯=⨯空球实． 【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．
10．如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力可以忽略不计，在物体
匀速上升的过程中
A．甲图省力，机械效率甲图大B．甲图省力，机械效率一样大C．乙图省力，机械效率乙图大D．乙图省力，机械效率一样大【答案】B
【解析】
【详解】
分析甲、乙两图可知，n甲=3、n乙=2；因绳重和摩擦忽略不计，所以由
1 F
G
n
G
=+
动
（）可知，甲图更省力；由η=
W
W
有
总
=
Gh
Gh G h
+
动
可知，甲乙滑轮组的机械效率一样，故选B．
11．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4 m 、5 m，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∶4
C．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：
4
5
5
4
Gh
F
Gh
F
==
甲
乙
，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．
12．如图所示,用滑轮组提升重物时,重200N的物体在5s内匀速上升了1m.已知拉绳子的力F为120N,如果不计绳重及摩擦,则提升重物的过程中
A．绳子自由端被拉下3m B．拉力F做的功为200J
C．滑轮组的机械效率是83.3% D．拉力F的功率是40W
【答案】C
【解析】
【详解】
A、物重由两段绳子承担，因此，当物体提升1m时，绳子的自由端应被拉下2m，故A错误；
B、拉力为120N，绳子的自由端应被拉下2m，则拉力做功为：
，故B错误；
C、滑轮组的机械效率，故C正确；
D、拉力F的功率，故D错误．
故选C．
【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，弄清楚这些功后，求效率和功率就显得简单了。

13．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．
14．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2N
D．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．
15．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50W
C．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
＝W
t
求拉力做功功率；（3）由η＝
W
W
有
总
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＝W
s
额＝
150
3
J
m
＝50N，故A正确、C错误；B.拉力的功率：P＝
W
t
总＝
450
6
J
s
＝75W，故B错；D.斜面的机械效率：η＝
300
450
W J
W J
有
总
＝ ×100% 66.7%，故D错误．故
选A．
16．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．
17．工人师傅用如图所示的滑轮组，将重为800N的重物缓慢匀速竖直提升3m，人对绳的拉力F为500N，不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，则（）
A．绳子自由端移动的距离为9m B．动滑轮的重力为200N
C．人通过滑轮组做的有用功为1500J D．滑轮组的机械效率为53.3%
【答案】B
【解析】
试题分析：由图可知，滑轮组中由2段绳子承担物体和动滑轮的总重，即n=2，物体匀速竖直提升3m，则绳子自由端移动的距离为：s=nh=2×3m=6m，故A错误．
此过程中，所做有用功为：W有=Gh=800N×3m=2400J，故C错误．
所做总功为：W总=Fs=500N×6m=3000J；
额外功为：W额=W总-W有=3000J-2400J=600J，不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，则额外功为克服动滑轮重力做的功，即W额=G动h，动滑轮的重力G动=W额/h=600J/3m=200N，故B正确为答案．
滑轮组的机械效率
故D错误．
考点：滑轮组的机械效率有用功额外功
18．为探究动滑轮和定滑轮的特点，设计如下两种方式拉升重物，下面关于探究的做法和认识正确的是（）
A ．用动滑轮提升重物上升h 高度，测力计也上升h 高度
B ．若拉升同一物体上升相同高度，用动滑轮拉力更小，且做功更少
C ．减小动滑轮质量可以提高动滑轮的机械效率
D ．若用定滑轮拉重物，当拉力竖直向下最省力
【答案】C
【解析】
【详解】
A ．用动滑轮提升重物上升h 高度，因为有两段绳子承重，所以测力计上升2h 高度，故A 错误；
B ．拉升同一物体上升相同高度，用动滑轮时是否省力还取决于动滑轮的重和摩擦力的大小，而因为要提起动滑轮做功，故做功较多，故B 错误；
C ．减小动滑轮质量，可以减小额外功，根据+W W W W W η=
=有用有用总有用额外可知，可以提高动
滑轮的机械效率，故C 正确．
D ．用定滑轮拉重物，拉力的力臂为滑轮的半径，所以向各个方向的拉力都相等，故D 错误．
【点睛】
重点理解机械效率为有用功与总功的比，有用功不变，当额外功减小时，总功减小，所以机械效率会提高．
19．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．搬运时间不知道，无法比较功率的大小，故B错误．
C．但额外功不同，总功等于额外功与有用功之和，所以总功不同，故C错误，
D．两只搬运方式所做的有用功根据公式W=Gh可知是相同的，故D正确．
20．如图所示，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，恰好使木板水平放置．现有水平拉力F拉木块C，在粗糙水平地面上由B向A缓慢运动过程中，拉力F将
A．变小B．不变
C．逐渐增大D．先减小后增大
【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，根据杠杆平衡条件可得：F支•l支
=G•l G，水平力F由B向A缓慢匀速推动木块，F支的力臂在增大，重力G及其力臂l G均不变，所以根据杠杆平衡条件可知，在整个过程中支持力在逐渐减小；由于支持力逐渐减小，且力的作用是相互的，所以可知杆对物体C的压力也逐渐减小，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减小，拉力和摩擦力是平衡力，由力的平衡条件可知，水平拉力F也逐渐减小．。