(物理)物理简单机械专项测试卷(含答案解析)

（物理）物理简单机械专项测试卷（含答案解析）
一、选择题
1．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 ．
2．如图，小明分别用甲、乙两滑轮把同一沙桶从1楼地面缓慢地提到2楼地面，用甲滑轮所做的功为W 1，机械效率为1η；用乙滑轮所做的总功率为W 2，机械效率为2η，若不计绳重与摩擦，则（ ）
A ．W 1＜W 2，η1＞η2 B. W 1=W 2，η1＜η2 C ．W 1＞W 2 , 1η＜2η D ．W 1=W 2 , 1η=2η 【答案】A
【解析】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η ＝
W W 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W 1<W 2,η1>η2.故选C.
3．某商店有一不等臂天平（砝码准确），一顾客要买2kg 白糖，营业员先在左盘放一包白糖右盘加1Kg 砝码，待天平平衡后；接着又在右盘放一包白糖左盘加1kg 砝码，待天平平
衡后．然后把两包白糖交给顾客．则两包白糖的总质量
A．等于2Kg B．小于2Kg C．大于2Kg D．无法知道
【答案】C
【解析】
解答：由于天平的两臂不相等，故可设天平左臂长为a，右臂长为b（不妨设a＞b），先称得的白糖的实际质量为m1，后称得的白糖的实际质量为m2
由杠杆的平衡原理：bm1=a×1，am2=b×1，解得m1=，m2=
则m1m2=因为（m1+m2）2=因为a≠b，所以（m1+m2）-2＞0，即m1+m2＞2这样可知称出的白糖质量大于2kg．故选C．
点睛：此题要根据天平的有关知识来解答，即在此题中天平的臂长不等，这是此题的关键．
4．如图所示，动滑轮重为1 N，拉力F为5 N，则重物G和弹簧秤读数为
A．G为4 N，弹簧秤读数为5 N
B．G为9 N，弹簧秤读数为10 N
C．G为10 N，弹簧秤读数为5 N
D．G为9 N，弹簧秤读数为5 N
【答案】D
【解析】
此时弹簧秤与拉力F共同承担重物和滑轮的重力，因拉力F为5N，所以弹簧秤读数也为
5N；，所以G=9N，故选项D正确；
故选D．
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．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。

7．如图所示的装置中,物体A 重100N,物体B 重10N,在物体B 的作用下,物体A 在水平面，上做匀速直线运动，如果在物体A 上加一个水平向左的拉力F,拉力的功率为30W ，使物体B 匀速上升3m 所用的时间为（不计滑轮与轴之间的摩擦，不计绳重）
A．1s B．2s C．3 s D．4s
【答案】B
【解析】分析：（1）物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动，A受到的摩擦力和挂钩的拉力是一对平衡力，可求出摩擦力。

（2）拉动A向左运动，A受到水平向左的拉力F和水平向右的摩擦力、挂钩的拉力三力平衡，可求出拉力。

（3）利用滑轮组距离关系，B移动的距离是A移动距离的3倍，求出A移动的距离，则拉
力所做的功为，再利用求出做功时间。

解答：不计滑轮与轴之间的摩擦、不计绳重和滑轮重，物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动时，。

拉动A向左运动时，A受到向右的拉力不变，摩擦力的方向向右，此时受力如图：
；，则，因此拉力F做
功：，所用时间为。

故选：B。

【点睛】此题注意分析滑轮组的绳子段数，确定所使用的公式，做好受力分析是解题关键。

8．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．W1 < W2η1> η2D．W1 > W2η1< 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．
9．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 ．
10．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=F 2L ，额外功W 额= W 总-W 有= F 2L - F 1h ，故B 正确，C 错误；D. 机械效率η1
2Fh?F L
W W =
=
有总
，故D 错误．故选B.
11．如下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．
【答案】D
【解析】
【详解】
根据题意知道，在不计机械自重和摩擦的条件下使用的简单机械；
A．图的杠杆提升重物时，由于动力臂小于阻力臂，所以是费力杠杆，即
F＞G；
B．用图中的杠杆提升重物时，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，即
F=G；
C．图中滑轮组承担物重的绳子的有效股数是：
n=2，
所以，绳端的拉力是：
；
D．图中滑轮组承担物重的绳子的有效股数是：
n=3
所以，绳端的拉力是：
；
综上所述，只有D图中的机械最省力。

12．同一滑轮用如图甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体，已知滑轮重20N、绳重和滑轮的摩擦力不计．则（）
A．手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＜η乙
B ．手的拉力：F 甲=F 乙； 机械效率：η甲=η乙
C ．手的拉力：F 甲＞F 乙；机械效率：η甲＞η乙
D ．手的拉力：F 甲＜F 乙；机械效率：η甲＜η乙 【答案】C 【解析】 【详解】
甲为定滑轮，由定滑轮的使用特点可知：绳重和摩擦力不计，G F =甲，并且可以改变力的方向。

乙为动滑轮，1
2
F G G =+乙动（），由题知，G 动=20N ＜G ，因此F F >甲乙。

如图所示，用定滑轮和动滑轮分别将质量相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度，不计绳重与摩擦，则所做的有用功W 有用一样大，由于要克服动滑轮重力的作用，所以使用动滑轮做的总功多，由ηW W =
有用总
可知，定滑轮的机械效率高，所以ηη>甲乙，故C 正确为答
案，选项ABD 错误。

13．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．
14．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。

15．如图所示的滑轮组上挂两个质量相等的钩码A 、B ，放手后将出现的想象是（滑轮重、绳重及摩擦不计）
A ．下降
B ．B 下降
C ．保持静止
D ．无法确定
【答案】B 【解析】
不计绳子、滑轮的重力和摩擦，B 所在的滑轮为动滑轮，动滑轮省一半的力，B 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A 拉起只需B 重力的一半即可，所以B 下降，A 上升．故选B.
点睛：利用动滑轮、定滑轮的省力特点分析解答此题．动滑轮可以省一半力，定滑轮不能
省力．
16．皮划艇是我国奥运优势项目之一，如图所示，比赛中运动员一手撑住浆柄的末端（视为支点），另一手用力划浆．下列说法正确的是（）
A．为省力，可将用力划浆的手靠近支点
B．为省力，可将用力划浆的手远离支点
C．为省距离，可将用力划浆的手远离支点
D．将用力划浆的手靠近支点，既能省力又能省距离
【答案】B
【解析】
【分析】
结合图片和生活经验，判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆．
【详解】
运动员一手撑住浆柄的末端（视为支点），另一手用力划浆．
根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知，船桨在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆．AB．为省力，可将用力划浆的手远离支点，故A错误，B正确；
CD．为省距离，可将用力划浆的手靠近支点，但费距离，故CD错误；
17．如图所示，定滑轮重4N，动滑轮重0.5N，在拉力F的作用下，1s内将重为4N的物体A沿竖直方向匀速提高了10cm．如果不计绳重和摩擦．则以下计算结果正确的是
A．绳子自由端移动速度为0.3m/s
B．拉力F的大小为4N
C．拉力F的功率为0.45W
D．滑轮组的机械效率为75%
【答案】C
【解析】
【详解】
由图知道，承担物重的绳子的有效股数是：n=2，
A ．绳端移动的距离是：
s =2h =2×0.1m=0.2m ，
绳子自由端移动的速度是： 0.2m 0.2m/s 1s s v t === ， 故A 错误； B ．不计绳重和摩擦，则拉力()()11=4N 0.5N 2.25N 2
F G G n =
+⨯+=动， 故B 错误；
C ．拉力做的总功：W 总 =Fs =2.25N×0.2m=0.45J ，拉力F 的功率： 0.45J 0.45W 1s
W P t =
==总 ， 故C 正确； D ．拉力做的有用功W 有 =Gh =4N×0.1m=0.4J ，滑轮组的机械效率是：
0.4J 100%100%0.45J
W W η=⨯=⨯有总≈88.9%， 故D 错误。

18．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1F 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 ．
19．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 。

20．如图 所示，轻质杠杆可绕 O （O 是杠杆的中点）转动，现在B 端挂一重为G 的物体，在A 端竖直向下施加一个作用力F ，使其在如图所示的位置平衡，则
A ．F 一定大于 G
B ．F 一定等于 G
C ．F 一定小于 G
D ．以上说法都不正确
【答案】B
【解析】
【详解】
由题意知，O 是杠杆的中点，所以G 的力臂与F 的力臂相等；则由杠杆的平衡条件知： F 一定等于G 。

故ACD 错误，B 正确。