简单机械练习题及解答

简单机械练习题一．选择题（共14小题）
1．如图所示，杠杆AOB用细线悬挂起来，分别在A、B两端分别挂上质量为m
1、m
2
的重物
时，杠杆平衡，此时AO恰好处于水平位置，AO=BO，不计杠杆重力，则m
1、m
2
的关系为
（）
A．m
1＞m
2
B．m
1
＜m
2
C．m
1
=m
2
D．无法判断
2．如图所示，杠杆处于平衡状态且刻度均匀，各钩码质量相等，如果在杠杆两侧挂钩码处各增加一个质量相等的钩码，杠杆会（）
A．右端下沉B．左端下沉C．杠杆仍然平衡D．无法判断
3．图中正在使用的机械，属于费力杠杆的有（）
A．①③B．②③C．①④D．②④
4．如图所示，把重为20N的物体匀速向上提起，弹簧测力计的示数为12N，若不计绳重及摩擦，则拉力及动滑轮重力的大小分别是（）
A．10N 8N B．12N 4N C．16N 8N D．6N 4N
5．在水平桌面上放一个重300N的物体，物体与桌面的摩擦力为60N，如图所示，若不考虑绳重力和摩擦，使物体以0.1m/s匀速移动时，水平拉力F及其功率的大小分别为
（）
A．20N 2W B．20N 6W C．60N 2W D．30N 6W
6．如图所示，两个物体的重量分别是G
1和G
2
，当滑轮平衡时，G
1
：G
2
为（忽略绳子和滑轮
的重力及绳子和滑轮间的摩擦力）（）A．1：1 B．2：1 C．1：3 D．1：2
7．如图所示，分别用F
1、F
2
、F
3
、F
4
匀速提升同一重物，若不计滑轮本身的重力及摩擦，
则（）
A．F
1＜F
2
＜F
3
＜F
4
B．F
1
＞F
2
＞F
3
＞F
4
C．F
1
=F
2
=F
3
＜F
4
D．F
1
=F
2
=F
3
＞F
4
8．用如图所示的四种机械提起同一重物，不计机械自重和摩擦，最省力的是（）
A． B．C．D．
9．如图所示的四种机械装置中，不能省力的装置是（）
A．
自行车的脚踏板B．
旗杆顶部的定滑轮
C．
水管上的水龙头D．
大门上的门把手
10．如图所示，用四个滑轮组分别匀速提升重力均为G的物体，若不计滑轮重、绳重及轴摩擦，下列关系式正确的是（）
A．
=G B．
3F
1
3F
=G C．
2
=2G D．
F
3
=2G
F
4
11．用如图所示的滑轮组在10s内将300N的重物匀速提升3m，已知动滑轮重30N，不计摩擦，则（）
A．利用滑轮组所做的有用功是450J
B．绳子自由端移动的速度是0.9m/s
C．拉力的功率是99W
D．滑轮组的机械效率是80%
12．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
做的功是额外功
B．拉力F
1
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%
13．用四只完全相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的物体匀速提升相间的高度．若用η甲、η乙表示甲、乙两滑轮组的机械效率，W 甲、W 乙表示拉力所做的功（不计绳重与摩擦），则（ ）
A ．η甲=η乙，W 甲=W 乙
B ．η甲＞η乙，W 甲＞W 乙
C ．η甲＜η乙，W 甲＜W 乙
D ．η甲＞η乙，W 甲＜W 乙 14．关于机械效率的下列说法中，正确的是（ ） A ．利用机械越省力，机械效率越高 B ．机械做功越快，机械效率越高
C ．有用功相同、总功越大机械效率越高
D ．额外功相同、有用功越大的机械效率越高 二．作图题（共4小题）
15．如图所示，分析人拉着拉杆旅行箱静止在水平地面上的情景，O 是轮子的转轴．以O 为支点，请你画出拉力F 的力臂．
16．如图所示杠杆中，O 为支点，请画出图中力F 1和F 2的力臂L 1和L 2．
17．请在图中用笔画线代替绳子，将两个滑轮连成滑轮组，要求人力往下拉绳使重物升起．
18．如图所示，用滑轮组提升物体，请画出最省力的绳子绕法． 三．实验探究题（共1小题）
19．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某实验小组用如图所示的同一滑轮
组实验，实验数据记录如下：
）在实验操作中应该使钩码 （选填“快速”或“缓慢”）上升； （2）进行第2次测量时滑轮组的机械效率约为 （保留三位有效数字）； （3）进行第3次测量时，弹簧测力计示数为 N ，滑轮组做的有用功是 J ； （4）分析实验数据，实验小组得出的实验结论是：滑轮组的机械效率与 有关； （5）分析表中数据可知，F ≠
，可能的原因是： ；
（6）某次实验时将绳子自由端匀速拉动时弹簧测力计的读数记为F ，钩码重记为G ，动滑轮重记为G’，绳自由端移动距离记为s ，钩码提升高度记为h ，不计绳子重及摩擦．则下列关于滑轮组机械效率的计算关系中错误的是 ． A ．η=
B ．η=
C ．η=
D ．η=1﹣
．
四．计算题（共2小题）
20．用如图所示的滑轮组将重90N 的货物匀速提升1m 的过程中，所用拉力F=50N ，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦．
（1）求上述过程中的有用功W 有用； （2）求上述过程中的总功W 总； （3）求滑轮组的机械效率η．
21．一辆卡车不慎开进了一段泥泞的道路不能继续行驶，司机找来一辆拖车，利用绳子、动滑轮组装成如图所示的装置来拖出卡车，若拖车对绳子的水平拉力为4000N，将卡车水平匀速向前拖动了6m，用时30s，不计绳子和滑轮重，求：
（1）拖车对绳子做的功是多少？
（2）拖车拉绳子的功率是多少？
（3）若卡车被匀速拖动时，泥泞道路对卡车的阻力位6400N，则动滑轮的机械效率为多少？
参考答案与试题解析
一．选择题（共14小题）
1．（2016?乐山）如图所示，杠杆AOB用细线悬挂起来，分别在A、B两端分别挂上质量
为m
1、m
2
的重物时，杠杆平衡，此时AO恰好处于水平位置，AO=BO，不计杠杆重力，则
m 1、m
2
的关系为（）
A．m
1＞m
2
B．m
1
＜m
2
C．m
1
=m
2
D．无法判断
【解答】解：杠杆示意图如下：
根据杠杆的平衡条件：F
1L
1
=F
2
L
2
可知，
G 1L
1
=G
2
L
2
，
m 1gL
1
=m
2
gL
2
，
即m
1L
1
=m
2
L
2
，
力与相应的力臂成反比关系，
从图中可以看出力臂L
1＞L
2
，所以物体的重力G
1
＜G
2
，即m
1
＜m
2
．
故选B．
2．（2016?锦州）如图所示，杠杆处于平衡状态且刻度均匀，各钩码质量相等，如果在杠杆两侧挂钩码处各增加一个质量相等的钩码，杠杆会（）
A．右端下沉B．左端下沉C．杠杆仍然平衡D．无法判断
【解答】解：
设一个钩码重为G，一格为L，
原来：2G×4L=4G×2L，杠杆平衡，
现在：3G×4L＞5G×2L，所以杠杆不再平衡，杠杆向逆时针方向转动，即左端下沉．
故选B．
3．（2016?南京）图中正在使用的机械，属于费力杠杆的有（）
A．①③B．②③C．①④D．②④
【解答】解：①钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；
②羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
③筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；
④核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆．
综上所述，属于费力杠杆的有①③．
故选A．
4．（2017?江阴市模拟）如图所示，把重为20N的物体匀速向上提起，弹簧测力计的示数为12N，若不计绳重及摩擦，则拉力及动滑轮重力的大小分别是（）
A．10N 8N B．12N 4N C．16N 8N D．6N 4N
【解答】解：（1）绳子可以大小不变的传递拉力，故拉力F=12N；
（2）动滑轮绳子的有效股数n=2，
∵不计摩擦和绳重时，F=（G
物+G
动
），
∴动滑轮重G
动=nF﹣G
物
=2×12N﹣20N=4N．
故选B．
5．（2016?岑溪市一模）在水平桌面上放一个重300N的物体，物体与桌面的摩擦力为60N，如图所示，若不考虑绳重力和摩擦，使物体以0.1m/s匀速移动时，水平拉力F及其功率的大小分别为（）
A．20N 2W B．20N 6W C．60N 2W D．30N 6W
【解答】解：
物体匀速运动，可知物体受的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，即F
拉
=f=60N，
从图可知，此滑轮组有三股绳子承担对物体的拉力，不考虑绳的重力和绳的摩擦，所以绳子自由端的水平拉力为：
F=F
拉
=×60N=20N；
水平拉力的功率：
P===Fv=Fnv
物
=20N×3×0.1m/s=6W．
所以ACD错误，B正确．
故选B．
6．（2016?中山市校级模拟）如图所示，两个物体的重量分别是G
1和G
2
，当滑轮平衡时，
G 1：G
2
为（忽略绳子和滑轮的重力及绳子和滑轮间的摩擦力）（）
A．1：1 B．2：1 C．1：3 D．1：2
【解答】解：
图中是一定一动的滑轮组，可以将G
2
由于重力而对绳子施加的拉力看作是绳子末端的拉力
（该拉力等于G
2
），最后一段绳子是由定滑轮引出的，绳子股数是2，不计摩擦及滑轮
重，即理想状况下，F=G．所以 G
2=G
1
，即G
1
：G
2
=2：1．
故选B．
7．（2016?松江区二模）如图所示，分别用F
1、F
2
、F
3
、F
4
匀速提升同一重物，若不计滑轮
本身的重力及摩擦，则（）
A．F
1＜F
2
＜F
3
＜F
4
B．F
1
＞F
2
＞F
3
＞F
4
C．F
1
=F
2
=F
3
＜F
4
D．F
1
=F
2
=F
3
＞F
4
【解答】解：不计滑轮本身的重力及摩擦的情况下；
a、b、c图是定滑轮，只能改变力的方向，不省力也不费力；故F
1=F
2
=F
3
=G．
d图用的是动滑轮；能够省一半的力，故F
4
=G．
所以，F
1=F
2
=F
3
＞F
4
．
故选D．
8．（2016?济南模拟）用如图所示的四种机械提起同一重物，不计机械自重和摩擦，最省力的是（）
A． B．C．D．
【解答】解：A、定滑轮实质是等臂杠杆，只改变力的方向，不改变力的大小．
B、动力力臂小于阻力力臂，所以是费力杠杆．
C、吊动滑轮的为2股绳子，拉力为物重的二分之一；
D、吊动滑轮的为3股绳子，拉力为物重的三分之一，所以最省力．
故选D．
9．（2016?丹江口市模拟）如图所示的四种机械装置中，不能省力的装置是（）A．
自行车的脚踏板B．
旗杆顶部的定滑轮
C．
水管上的水龙头D．
大门上的门把手
【解答】解：A、自行车的脚踏板是轮轴，轮半径大于轴半径，在使用时动力臂大于阻力臂，是省力机械，故A不符合题意；
B、旗杆顶的定滑轮是等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，既不省力也不费力，故B符合题意；
C、水管上的水龙头是轮轴，轮半径大于轴半径，在使用时动力臂大于阻力臂，是省力机械，故C不符合题意；
D、大门上的门把手是轮轴，轮半径大于轴半径，在使用时动力臂小于阻力臂，是省力机械，故D不符合题意；
故选B．
10．（2016春?西城区期末）如图所示，用四个滑轮组分别匀速提升重力均为G的物体，若不计滑轮重、绳重及轴摩擦，下列关系式正确的是（）
A．
3F
=G B．
1
3F
2
=G C．
F
3
=2G D．
F
4
=2G
【解答】解：
不计滑轮重、绳重及摩擦：
A．该选项中滑轮组，由2段绳子承担动滑轮和物体的重，所以拉力F
1=G，即2F
1
=G．故
A错误；
B．该选项中滑轮组，由3段绳子承担动滑轮和物体的重，所以拉力F
2=G，即3F
2
=G．故
B正确；
C．该选项中滑轮组，使用的是2个定滑轮，所以拉力F
3
=G．故C错误；
D．该选项中滑轮组，由2段绳子承担动滑轮和物体的重，所以拉力F
4=G，即2F
4
=G．故
A错误；
故选B．
11．（2016?淄博）用如图所示的滑轮组在10s内将300N的重物匀速提升3m，已知动滑轮重30N，不计摩擦，则（）
A．利用滑轮组所做的有用功是450J
B．绳子自由端移动的速度是0.9m/s
C．拉力的功率是99W
D．滑轮组的机械效率是80%
【解答】解：利用滑轮组所做的有用功：
W
有
=Gh=300N×3m=900J，故A错误；
拉力做的功：
W
总=（G+G
动
）h=（300N+30N）×3m=990J，
拉力的功率：
P===99W，故C正确；
滑轮组的机械效率：
η=×100%=×100%≈90.9%，故D错误；
由图可知，n=2，则绳端移动的距离：
s=nh=2×3m=6m，
绳子自由端移动的速度：
v===0.6m/s ，故B 错误．
故选C ．
12．（2016?南平）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F 1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% 【解答】解：
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F 1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 ．
13．（2016?烟台）用四只完全相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的物体匀速提升相间的高度．若用η甲、η乙表示甲、乙两滑轮组的机械效率，W 甲、W 乙表示拉力所做的功（不计绳重与摩擦），则（ ） A ．η甲=η乙，W 甲=W 乙 B ．η甲＞η乙，W 甲＞W 乙 C ．η甲＜η乙，W 甲＜W 乙 D ．η甲＞η乙，W 甲＜W 乙 【解答】解：此题中，钩码的重力相同，钩码上升的高度相同，据W 有=Gh 可知，所做的有用功相同；此时对动滑轮做的功是额外功，不计绳子和摩擦，滑轮相同，即额外功相同，即W 额是相同的，据W 总=W 有+W 额可知，所以W 总是相同的，故拉力做的功相同，即W 甲=W 乙，机械效率η=
×100%，故也是相同的，即η
甲
=η
乙
．
故选A ．
14．（2016?当涂县一模）关于机械效率的下列说法中，正确的是（ ） A ．利用机械越省力，机械效率越高 B ．机械做功越快，机械效率越高
C ．有用功相同、总功越大机械效率越高
D ．额外功相同、有用功越大的机械效率越高
【解答】解：机械效率是指有用功与总功之比，它反映了机械的品质，与机械是否省力，做功快慢无关，所以A 、B 错误； 由公式η=
×100%和W 总=W 有+W 额外可知：有用功相同，总功越大，额外功就越多，机械
效率越低，所以C 错误，D 正确； 故选D ．
二．作图题（共4小题）
15．（2016?山西）如图所示，分析人拉着拉杆旅行箱静止在水平地面上的情景，O是轮子的转轴．以O为支点，请你画出拉力F的力臂．
【解答】解：过支点做F作用线的垂线段，即为F的力臂l，如下图所示：
16．（2016?黔东南州）如图所示杠杆中，O为支点，请画出图中力F
1和F
2
的力臂L
1
和L
2
．
【解答】解：已知支点为O，延长F
2的作用线，过点O作力F
1
的垂线段L
1
，作力F
2
的垂线
段L
2，那么L
1
、L
2
即为所求作的力臂．如图所示：
17．（2016?贺州）请在图中用笔画线代替绳子，将两个滑轮连成滑轮组，要求人力往下拉绳使重物升起．
【解答】解：人用力往下拉绳使重物升起，说明最后绕过的是定滑轮，按此反向绕线，绳子的起始端系在定滑轮上，如下图所示：
18．（2016?巴中模拟）如图所示，用滑轮组提升物体，请画出最省力的绳子绕法．
【解答】解：
从动滑轮的上挂钩开始绕起，依次绕过每一个滑轮，最终F=G，为最省力的绕法，如图
所示：
三．实验探究题（共1小题）
19．（2017秋?扬中市月考）在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某实验小组用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法，分别做了甲、乙、丙3组实验，实验数据
）在实验操作中应该使钩码缓慢（选填“快速”或“缓慢”）上升；
（2）进行第2次测量时滑轮组的机械效率约为78.4% （保留三位有效数字）；
（3）进行第3次测量时，弹簧测力计示数为 2.4 N，滑轮组做的有用功是0.3 J；（4）分析实验数据，实验小组得出的实验结论是：滑轮组的机械效率与被提升物体的重力有关；
（5）分析表中数据可知，F≠，可能的原因是：拉动过程中需克服滑轮的转轴处
的摩擦；
（6）某次实验时将绳子自由端匀速拉动时弹簧测力计的读数记为F，钩码重记为G，动滑轮重记为G’，绳自由端移动距离记为s，钩码提升高度记为h，不计绳子重及摩擦．则下列关于滑轮组机械效率的计算关系中错误的是BD ．
A．η= B．η= C．η= D．η=1﹣．
【解答】解：
（1）在实验过程中，应缓慢竖直向上匀速拉动弹簧测力计．
（2）根据表中实验数据可知，第2次测量时滑轮组的机械效率：
η===×100%≈78.4%．
（3）由图示测力计可知，其分度值为0.2N，示数为2.4N；
第3次测量时，有用功：W
有
=Gh=6N×0.05m=0.3J．
（4）从实验数据看，钩码上升的高度相同，所以机械效率不断增大不是由于被提升高度的变化而引起的．
钩码重不断增大，机械效率不断提高，得出的实验结论是：滑轮组的机械效率与被提升物体的重力有关．
（5）由于拉动过程中需克服滑轮的转轴处的摩擦，所以F≠．
（6）有用功为W
有=Gh，总功为W
总
=Fs，不计绳子重及摩擦，额外功W
额
=G′h，
则W
总=W
有
+W
额
=Gh+G′h=（G+G′）h；
①有用功为W
有=Gh，总功为W
总
=Fs，则η==，故A正确，
由于s=nh，则机械效率η==，故B错误；
②有用功为W
有=Gh，总功为W
总
=（G+G′）h，所以η===，故C正确；
③额外功W
额=G′h，总功为W
总
=Fs，有用功W
有
=W
总
﹣W
额
=Fs﹣G′h，
所以η===1﹣，故D错误．
故选BD．
故答案为：（1）缓慢；（2）78.4%；（3）2.4；0.3；（4）被提升物体的重力；
（5）拉动过程中需克服滑轮的转轴处的摩擦；（6）BD．
四．计算题（共2小题）
20．（2016?镇江）用如图所示的滑轮组将重90N的货物匀速提升1m的过程中，所用拉力F=50N，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦．
（1）求上述过程中的有用功W
有用
；
（2）求上述过程中的总功W
总
；
（3）求滑轮组的机械效率η．
【解答】解：
（1）上述过程中的有用功：W
有
=Gh=90N×1m=90J；
（2）由图知n=2，所以绳端移动的距离：s=2h=2×1m=2m，
总功：W
总
=Fs=50N×2m=100J；
（3）滑轮组的机械效率：
η=×100%=×100%=90%．
答：（1）上述过程中的有用功为90J；
（2）上述过程中的总功为100J；
（3）滑轮组的机械效率为90%．
21．（2016?驻马店一模）一辆卡车不慎开进了一段泥泞的道路不能继续行驶，司机找来一辆拖车，利用绳子、动滑轮组装成如图所示的装置来拖出卡车，若拖车对绳子的水平拉力为4000N，将卡车水平匀速向前拖动了6m，用时30s，不计绳子和滑轮重，求：（1）拖车对绳子做的功是多少？
（2）拖车拉绳子的功率是多少？
（3）若卡车被匀速拖动时，泥泞道路对卡车的阻力位6400N，则动滑轮的机械效率为多少？
【解答】解：（1）动滑轮绳子的有效股数n=2，则绳端移动的距离：
s
绳=ns
车
=2×6m=12m，
拖车对绳子做的功：
W
总=Fs
绳
=4000N×12m=4.8×104J；
（2）拖车拉绳子的功率：
P===1.6×103W；（3）拉力做的有用功：
W
有=fs
车
=6400N×6m=3.84×104J，
动滑轮的机械效率：
η=×100%=×100%=80%．
答：（1）拖车对绳子做的功是4.8×104J；（2）拖车拉绳子的功率是1.6×103W；（3）动滑轮的机械效率为80%．。