物理试卷分类汇编物理简单机械(及答案)

物理试卷分类汇编物理简单机械(及答案)
一、简单机械选择题
1．如图所示，是自卸车的示意图，车厢部分可视为杠杆，则下列分析正确的是
A．B点是支点，液压杆施的力是动力，货物重力是阻力
B．B点是支点，物体A放在车厢前部可省力
C．C点是支点，物体A放在车厢后部可省力
D．C点是支点，物体A放在车厢前部可省力
【答案】C
【解析】
【详解】
由图可知车厢绕着点C转动,所以点C为支点;
当物体放在车厢的后部时,动力臂大于阻力臂,因此省力，所以选项ABD都不正确，故答案为 C.
2．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．
3．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．
4．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.
5．如图所示，用下列装置提升同一重物，若不计滑轮自重及摩擦，则最省力的是A．B．
C．D．
【答案】C
【解析】
【详解】
A．此图是动滑轮，由动滑轮及其工作特点可知，省一半的力，即F=1
2 G；
B．此图是定滑轮，由定滑轮及其工作特点可知，不省力，即F=G；
C．此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子由3股，则F=1
3 G；
D．此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子由2股，则F=1
2 G．
由以上可知：在滑轮重及摩擦不计的情况下最省力的是C，C符合题意．
6．利用如图所示的滑轮，在粗糙水平面上匀速拉动物体，下列叙述正确的是（）
A．重力做的功是有用功
B．拉力F1做的功是额外功
C．绳子自由端的拉力F做的功是总功
D．该滑轮的机械效率可能等于100%
【答案】C
【解析】A、由图知，是水平使用动滑轮拉动物体，克服物体受到的摩擦力做的功为有用功，故A错；
B、由图知，是水平使用动滑轮拉动物体，克服物体受到的摩擦力做的功，即拉力F1做的功为有用功，克服绳与动滑轮之间的摩擦、克服动滑轮和绳重而做的功为额外功，故B 错；
C、绳子自由端的拉力F做的功包括有用功、额外功，为总功，故C正确；
D、在拉动物体的过程中要克服绳与动滑轮之间的摩擦、要克服动滑轮和绳重而做一定的额外功，使得有用功小于总功，该滑轮的机械效率总小于100%，故D错．
故选C．
7．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．
8．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．
9．下列说法中正确的是
A．机械效率越高，机械做功一定越快
B．做功越多的机械，机械效率一定越高
C．做功越快的机械，功率一定越大
D．功率越大的机械做功一定越多
【答案】C
【解析】
机械效率越高，表示有用功与总功的比值越大，功率表示做功快慢，功率越大，机械做功
一定越快．机械效率与功率没有关系，故A错误．
做功越多的机械，有用功与总功的比值不一定大，机械效率不一定高，故B错误．
功率是表示做功快慢的物理量，做功越快的机械，功率一定越大，故C正确，符合题意为答案．
功等于功率与时间的乘积，时间不确定，所以功率越大的机械做功不一定越多，故D错误．
10．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．
11．质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼．已知工人在1min内将货物匀速提高6m，作用在钢绳的拉力为400N，滑轮组的机械效率随货物重力的变化如图乙所示（机械中摩擦和绳重均不计）．下列说法正确的是
A ．作用在钢绳上的拉力的功率为400W
B ．动滑轮的重力为200N
C ．人对绳子的最大拉力为1000N
D ．该滑轮组的最大机械效率为83.3%
【答案】B
【解析】
【分析】
（1）由图可知，n=3，则绳端移动的距离s nh = ，利用W Fs = 求拉力做的功，再利用W P t
=求拉力的功率； （2）由图乙可知，物重G=300N 时，滑轮组的机械效率η=60%，利用
=33W Gh Gh G W Fs F h F
η===有
总求拉力；因机械中摩擦力及绳重忽略不计，拉力13
F G G =+动（），据此求动滑轮重力； （3）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力等于工人的重力；
（4）利用1
3
F G G =+动（）求提升的最大物重，滑轮组的最大机械效率 ()()
W G h G W G G h G G 有最大最大大总最大动最大动η===++ . 【详解】
（1）由图可知，n=3，则绳端移动的距离：36m 18m s nh ==⨯= ，
拉力做的功：400N 18m 7200J W Fs ==⨯=总， 拉力的功率：7200J 120W 60s
W P t ===总，故A 错； （2）由图乙可知，物重G=300N 时，滑轮组的机械效率η=60%， 根据=33W Gh Gh G W Fs F h F
η===有
总可得：拉力300N 500167N 3360%3G N F η===≈⨯，
因机械中摩擦力及绳重忽略不计，则()13F G G =
+动， 所以，5003N 200N 300N 3
G nF G =-=⨯-=动 ，故B 正确； （3）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力：
60kg 10N/kg 600N F G mg ===⨯=人大 ，故C 错；
（4）由()13
F G G =+动可得，提升的最大物重：3600N 200N 1600N G nF G =-=⨯-=大大动 ，
机械中摩擦和绳重均不计，则滑轮组的最大机械效率：
()()1600N 100%88.9%1600N 200N
W G h G W G G h G G 有最大最大大总最大动最大动η====⨯=+++，故D 错．
故选B ．
12．如图所示，滑轮组的每个滑轮质量相同，用它们将重为G 1、G 2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G 1＝G 2，则甲的机械效率大于乙的机械效率
C ．若G 1＝G 2，则拉力F 1与F 2所做的总功相等
D ．若G 1＝G 2，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
W
W
η=有
总
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．
13．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．
14．如图所示，物体浸没在水中，工人用200N的拉力F在10s内将重为400N的物体匀速提升2m，物体没有露出水面，此时滑轮组的机械效率是80%，不计绳重和摩擦，
g=10N/kg，则下列说法中正确的是（）
A．物体露出水面前，工人匀速提升重物时拉力的功率为40W
B．物体在水中受到的浮力为320N
C．物体的体积为8×10-3m3
D．物体露出水面后，此滑轮组提升该物体的机械效率将小于80%
【答案】C
【解析】
【详解】
A．由图知，n=2，拉力端移动的距离：s=2h=2×2m=4m，拉力端移动的速度：
v=s/t=4m/10s=0.4m/s，拉力的功率：P=Fv=200N×0.4m/s=80W，故A错；
B．滑轮组的机械效率：η=W有用/W总=（G−F浮）h/Fs=（G−F浮）h/F×2h=G−F浮/2F=400N−F浮/2×200N=80%，解得：F浮 =80N，故B错；
C．由F浮 =ρ水V排g得物体的体积：V=V排 =F浮/ρ水g=80N/1×103kg/m3×10N/kg=8×10-3 m3，故C正确；
D．物体露出水面后，没有了浮力，相当于增加了提升物体的重，增大了有用功，不计绳重和摩擦，额外功不变，有用功和总功的比值变大，此滑轮组提升该物体的机械效率将大于80%，故D错。

15．如图所示，有一质量不计的长木板，左端可绕O点转动，在它的右端放一重为G的物块，并用一竖直向上的力F拉着。

当物块向左匀速运动时，木板始终在水平位置保持静止，在此过程中，拉力F（）
A．变小B．变大C．不变D．先变大后变小【答案】A
【解析】
【详解】
把长木板看作杠杆，此杠杆在水平位置平衡，根据杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力
×阻力臂可知，当动力臂不变，阻力大小不变，物块向左匀速滑动时，阻力臂在减小，可得动力随之减小，答案选A 。

16．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．
17．分别用如图所示的两个滑轮组，将同一物体提升到相同高度．若物体受到的重力为100N ，动滑轮的重力为20N ．在把物体匀速提升1m 的过程中，（不计绳重和摩擦）下列说法正确的是
A．甲、乙两滑轮组所做的有用功都是100J
B．甲滑轮组所做的有用功为200J ，乙滑轮组所做的有用功为300J C．甲、乙滑轮组中绳子的自由端的拉力相等
D．甲、乙两滑轮组的机械效率不相等
【答案】A
【解析】
（1）甲乙两滑轮组所提的重物相同、上升的高度相同，
根据W=Gh可知两滑轮组所做的有用功相同，则
W有=Gh=100N×1m=100J，故A正确、B不正确．
（2）由图可知滑轮组绳子的有效股数n甲=2，n乙=3，
∵动滑轮的个数和重力以及物体的重力相同，
∴根据
1
F G G
n
=+
物动
（）可知，两滑轮组绳子自由端的拉力不相等，故C不正确，
（3）不计绳重和摩擦时，滑轮组的额外功是由克服动滑轮重力所做的功，根据W=Gh可知，动滑轮重和上升高度相同时，两者的额外功相等，
即W额=G动h=20N×1m=20J，
∵W总=W有+W额，∴两滑轮组的总功相同，即W总=100J+20J=120J，
根据
W
W
η=有
总
可知，两滑轮组的机械效率相等，均为
100J
83.3%
120J
W
W
η==≈
有
总
，故D错
误．
故选A．
18．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，最终将达到 100%
B ．当 G 物=12N 时，弹簧测力计读数为 5N
C ．此滑轮组动滑轮的重力为 4N
D ．G 物不变，改变图甲中的绕绳方式，滑轮组机械效率将改 【答案】B 【解析】 【分析】
（1）使用机械时，人们为完成某一任务所必须做的功叫有用功；对完成任务没有用，但又不得不做的功叫额外功；有用功与额外功之和叫总功。

有用功与总功的比值叫机械效率； （2）不计绳重和摩擦，结合图中信息，根据
W W Gh G
W W W Gh G h G G η=
=
=
=+++有用有总
有额
动动
求得动滑轮的重力，再计算G 物=12N 时弹
簧测力计读数；
（3）G 物不变，改变图甲中的绕绳方式，分别将同一物体匀速提高到相同高度，做的有用功相同；克服动滑轮做的额外功相同，由此分析机械效率的变化情况。

【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做额外功，所以总功一定大于有用功；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，但最终不能达到和超过100%，故A 错误； BC 、由图可知，G=12N ，此时η=80%， 不计绳重和摩擦，W W Gh G
W W W Gh G h G G η=
=
=
=+++有用有总
有额
动动
，
即：
12N 80%12N G =+动
， 解得动滑轮的重力：G 动=3N ，故C 错误； G 物=12N 时，弹簧测力计读数：1112N 3N 5N 33
F G G 物动（）（）=
⨯+=⨯+=，故B 正确； D 、G 物不变，改变图甲中的绕绳方式，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 G h =额轮，即额外功W 额相同，总功相同，则两装置的机械效率相同。

故D 错误。

故选：B 。

19．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：
45
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．
20．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．。