(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．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：
L1=0.8m，
取当拉力F=20N，由图象可知此时阻力臂：
L2=0.4m，
根据杠杆的平衡条件有：
GL1=FL2
所以
G×0.8m=20N×0.4m
解得：
G=10N
2．如图所示，小丽分别用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面，用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W2，机械效率为η2，若不计绳重与摩擦，则
A．W1 = W2η1 = η2B．W1 = W2η1< η2
C ．W 1 < W 2 η1 > η2
D ．W 1 > W 2 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、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面”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100%W W 有总
η=⨯即可比较出二者机
械效率的大小． 【详解】
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W W η=
有
总
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1212W W ηη＜，＞． 【点睛】
本题考查功的计算和机械效率的大小比较这一知识点，比较简单，主要是学生明确哪些是有用功，额外功，总功，然后才能正确比较出两种情况下机械效率的大小．
3．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．
4．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．
5．用如图所示的滑轮组拉动水平地面上重1000N的物体A，使物体A在4s内匀速前进了4m，物体A受到地面的摩擦力f=300N，所用拉力F=120N，忽略绳重、滑轮重及绳与滑轮间的摩擦．下列说法中正确的是
A．绳子自由端在4s内移动了8m B．物体A重力做功的功率为1000W
C．物体A克服摩擦力做的功为480J D．滑轮组的机械效率约为83.3%
【答案】D
【解析】
【详解】
A ．由题图可知，承担物体拉力的绳子的股数n =3，因此物体A 在4s 内匀速前进了4m ，则 绳子自由端在4s 内移动了s 绳子=3×4m=12m 。

故A 错误。

B ．物体在重力方向上没有做功，所以物体A 重力做功的功率为0，故B 错误。

C ．物体A 克服摩擦力做的功W 有用=fs =300N×4m=1200J ，故C 错误。

D ．由题可知：物体A 克服摩擦力做的功W 有用=fs =300N×4m=1200J ，拉力F 所做的总功W 总=Fs 绳子=120N×12m=1440J ，所以滑轮组的机械效率
00001200J
10010083.3%1440J
W W η=
⨯=
⨯≈有用总
， 故D 正确为答案。

6．一均匀木板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 ，恰好使木块水平放置，如图所示，现有水平力F 由A 向B 缓慢匀速推动，在推动过程中，推力F 将
A ．逐渐增大
B ．逐渐减小
C ．大小不变
D ．先增加后减小
【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，重力的力臂为l G ，支持力的力臂为l
支
，根据杠杆平衡条件可得：F 支l 支=Gl G ，水平力F 由A 向B 缓慢匀速推动木块，F 支的力
臂在减小，重力G 及其力臂l G 均不变，根据杠杆平衡条件可知，在整个过程中支持力在逐渐增大；由于支持力逐渐变大，且力的作用是相互的，所以可知杆对物体C 的压力也逐渐变大，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增大，木块C 匀速运动，受到推力和摩擦力是平衡力，推力大小等于摩擦力大小，由力的平衡条件可知，水平推力F 也逐渐增大，故A 符合题意，BCD 不符合题意。

7．如图用同一滑轮组分别将两个不同的物体A 和B 匀速提升相同的高度，不计绳重和摩擦的影响，提升A 的过程滑轮组的机械效率较大，则下列判断正确的是①A 物体比B 物体轻 ②提升A 的拉力较大 ③提升A 所做的额外功较少 ④提升A 做的有用功较多
A ．只有①③
B ．只有②④
C ．只有②③
D ．只有①④
【答案】B 【解析】 【详解】
由题知，提起两物体所用的滑轮组相同，将物体提升相同的高度，不计绳重和摩擦，克服动滑轮重力所做的功是额外功，由W 额=G 动h 知，提升A 和B 所做额外功相同，不计绳重与摩擦的影响，滑轮组的机械效率：η=
W W 有
总=
W W W +有
有额
，额外功相同，提升A 物体时滑轮
组的机械效率较大，所以提升A 物体所做的有用功较大，由于提升物体高度一样，所以A 物体较重，提升A 物体用的拉力较大，故ACD 错误，B 正确。

8．如图所示的滑轮组上:挂两个质量相等的钩码A B,放手后将出现的现象是（忽略滑轮重,绳重及摩擦） （ ）
A ．A 下降
B ．B 下降
C ．保持静止
D ．无法确定 【答案】A
【解析】分析：利用动滑轮、定滑轮的省力特点分析解答此题。

定滑轮只能改变力的方向，不能省力，动滑轮可以省一半的力。

解答：B 所在的滑轮为动滑轮，动滑轮省一半的力，A 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B 拉起只需A 重力的一半即可，所以A 下降，B 上升。

故选：A 。

【点睛】此题考查了动滑轮、定滑轮的省力特点，难点是判断动滑轮和定滑轮，属于基础题目。

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：33
33
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，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G 1=G 2，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．
11．用F 1的拉力直接将重为G 的物体A 匀速提升h （如图甲）；换用斜面把物体A 匀速提升相同的高度，拉力为F 2 ， 物体沿斜面运动的距离为L （如图乙），利用斜面工作过程中
A ．有用功为F 2h
B ．额外功为F 2L －F 1h
C ．总功为（F 1+F 2）L
D ．机械效率为
1
2
F F 【答案】B 【解析】
A.借助斜面做的有用功即为克服物体重力所做的功，则W 有=Gh =F 1h ，故A 错误；BC.
B.
拉力所做的总功：W总=F2L，额外功W额= W总-W有= F2L-F1h，故B正确，C错误；D. 机械效率η1
2
Fh?
F L
W
W
==
有
总
，故D错误．故选B.
12．如图所示，用完全相同的四个滑轮和两根相同的细绳组成甲、乙两个滑轮组，在各自的自由端施加大小分别为F1和F2的拉力，将相同的重物缓慢提升相同的高度（不计绳重和一切摩擦）．下列说法正确的是（）
A．拉力F1小于拉力F2
B．甲、乙两滑轮组的机械效率相同
C．甲、乙两滑轮组中的动滑轮都是费力机械
D．甲、乙两滑轮组中绳子自由端移动的距离相等
【答案】B
【解析】
【详解】
不计绳重及摩擦，因为拉力F=（G物+G动），n1=2，n2=3，所以绳端的拉力：F1=（G物+G动），F 2=（G物+G动），所以F1＞F2，故A错误；
因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额=G动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，则总功相同；因为η=，所以两滑轮组的机械效率相同，故B正确；
使用动滑轮能够省力，动滑轮为省力杠杆，故C错误；
因为绳子自由端移动的距离s=nh，n1=2，n2=3，提升物体的高度h相同，所以s
1
=2h，
s2=3h，则s1≠s2，故D错误；
13．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．
14．如图所示，在水平拉力F作用下，使重40N的物体A匀速移动5m，物体A受到地面的摩擦力为5N，不计滑轮、绳子的重力及滑轮与绳子间的摩擦，拉力F做的功为
A．50J B．25J C．100J D．200J
【答案】B
【解析】
【详解】
如图所示，是动滑轮的特殊用法，拉力是A与地面摩擦力的2倍，
故；
物体A在水平方向上匀速移动5m，
则拉力移动的距离：，
拉力F做的功：．
故选B．
15．如图所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，在这个过程中，力F的大小将（）
A．不变B．变小C．变大D．先变大后变小【答案】C
【解析】
【详解】
在杠杆缓慢由A到B的过程中，力F始终与杠杆垂直，所以动力臂OA的长度没有变化，阻力G的大小没有变化，而阻力臂l却逐渐增大；由杠杆的平衡条件知：F•OA=G•l，当
OA 、G 不变时，l 越大，那么F 越大；因此拉力F 在这个过程中逐渐变大．C 符合题意，选项ABD 不符合题意．
16．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．
17．室内垃圾桶平时桶盖关闭不使垃圾散发异味，使用时用脚踩踏板，桶盖开启．根据室内垃圾桶的结构示意图可确定：（ ）
A ．桶中只有一个杠杆在起作用，且为省力杠杆
B ．桶中只有一个杠杆在起作用，且为费力杠杆
C ．桶中有两个杠杆在起作用，用都是省力杠杆
D ．桶中有两个杠杆在起作用，一个是省力杠杆，一个是费力杠杆 【答案】D 【解析】
图中的垃圾桶有两个杠杆，DEF 为一个杠杆，动力臂大于阻力臂属于省力杠杆；ABC 为另一个杠杆，动力臂小于阻力臂属于费力杠杆，故答案选D ．
点睛：本题考查杠杆的分类，难点是如何从生活中的工具中抽象出杠杆，解题方法是判断省力费力杠杆时从动力臂和阻力臂的大小入手．
18．如图所示，某人用扁担担起两筐质量为m 1、m 2的货物，当他的肩处于O 点时，扁担水平平衡，已知l 1＞l 2，扁担和筐的重力不计。

若将两筐的悬挂点向O 点移近相同的距离△l ，则
A ．扁担仍能水平平衡
B ．扁担右端向下倾斜
C ．要使扁担恢复水平平衡需再往某侧筐中加入货物，其质量为（m 2-m 1）21
l l l -V D ．要使扁担恢复水平平衡需再往某侧筐中加入货物，其质量为（m 2-m 1）2l l l
-V V 【答案】D
【解析】
【详解】
AB ．原来平衡时，m 1gl 1=m 2gl 2，
由图知，l 1＞l 2，所以m 1＜m 2，
设移动相同的距离∆l ，则左边：m 1g （l 1−△l ）=m 1gl 1−m 1g △l ，
右边：m 2g （l 2−△l ）=m 2gl 2−m 2g △l ，
因为m 1＜m 2，所以m 1△lg ＜m 2△lg ，
则m 1（l 1−△l ）g ＞m 2（l 2−△l ）g ，则杠杆的左端向下倾斜，故AB 错误；
CD ．因为m 1（l 1−△l ）g ＞m 2（l 2−△l ）g ，故往右边加入货物后杠杆平衡，
即：m 1（l 1−△l ）g =（m 2+m ）（l 2−△l ） g ，
且m 1gl 1=m 2gl 2，
得m =（m 2−m 1）2l l l
-V V ，故C 错误，D 正确。

19．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9J
B ．这个斜面的机械效率为60%
C ．物体所受到的摩擦力是5N
D ．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、减小斜面与物体间的摩擦，可以减小额外功，有用功不变，总功减小，有用功与总功的比值变大，可以提高斜面的机械效率，故D正确，不符合题意。

故选C。

【点睛】
本题考查斜面的机械效率的计算，明确有用功和总功、额外功之间的关系以及额外功为克服摩擦力所做的功是解决本题的关键。

20．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。