简单机械单元测试(word版附答案)

A．W1 = W2，η1 =η2
B．W1 = W2，η1 <η2
C．W1 < W2，η1 >η2 【答案】C 【解析】
D．W1 > W2，η1 <η2
【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
简单机械单元测试（word 版附答案）
一、简单机械选择题
1．如图甲所示，是建筑工地上的塔式起重机示意图，它是通过电动机带动如图乙所示的滑 轮组起吊物料的．如果这个滑轮组把 6×103N 的重物在 10s 内匀速提升 l0m，绳索自由端的 拉力 F=2.1×103N，不计一切摩擦和绳重，则下列说法中正确的是
C．滑轮组的机械效率约为 93.3%
D．提升 200N 重物时，滑轮组机械效率不变
【答案】C
【解析】
【详解】
A． 由图可知，n=3，不计摩擦及绳重，拉力：
1
F=
（G+G 动）= 1 ×（140N+10N）=50N，故 A 错误；
3
3
B．则绳端移动的距离：s=3h=3×2m=6m，故 B 错误；
C．拉力做功：W 总=Fs=50N×6m=300J， 有用功：W 有用=Gh=140N×2m=280J，
绳重和摩擦，额外功 W 额=G 轮 h，据此求动滑轮重；
不计摩擦和绳重，根据 F= 1 （G 物+G 轮）求拉力大小． n
【详解】
对左图滑轮组，承担物重的绳子股数 n=3，对物体做的有用功：W 有=Gh=150N×1m=150J，
由
W有
η=
W总
，得：W
总=
W有
150J
=
60%
=250J，因此，W
额=W
9．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
有用功为 GH，若 G1 G2 则有用功相等．对动滑轮做的功为额外功W额 G动 H ，乙的
动滑轮质量大额外功多，因此乙的总功多，机械效率低．答案 AB 错，C 对．同一个滑轮 组提起不同的重物，有用功不同，额外功相同，机械效率不同，提升重物越重机械效率越 高．D 错．
12．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 OA: OB 1: 2 ， 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．（ 铝 2.7 103 kg / m3 ， g 10N / kg ）下列结果正确的是
6．用图中装置匀速提升重为 100N 的物体，手的拉力为 60N，滑轮的机械效率为（ ）
A．16.7%
B．20%
C．83.3%
D．100%
【答案】C
【解析】
【详解】
由图可知，提升重物时滑轮的位置跟被拉动的物体一起运动，则该滑轮为动滑轮；
∴拉力移动的距离 s=2h，
η=
==
==
≈83.3%．
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
做的总功：W
总＝Fs＝40N×2m＝80J；斜面的机械效率为：η＝
W有用 W总
×100%＝
50J 80J
×100%
＝62.5%，故 C 正确；D. 克服摩擦力所做的额外功：W 额＝W 总−W 有＝80J−50J＝30J，由 W
额＝fs 可得,物体受到的摩擦力：f＝ W额 ＝ 30J ＝15N，故 D 错误．故选 C. s 2m
的平衡条件可知，水平拉力 F 也逐渐减小．
10．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．
绳重时，滑轮组的机械效率为 60%．则下列选项错误的是（ ）
A．有用功一定是 150J
B．总功一定是 250J
C．动滑轮重一定是 100N
D．拉力大小一定是 125N
【答案】D
【解析】
【分析】
知道物体重和物体上升的高度，利用 W=Gh 求对物体做的有用功；
又知道滑轮组的机械效率，利用效率公式求总功，求出了有用功和总功可求额外功，不计
P W总 0.45J 0.45W ， t 1s
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：
W有 100% 0.4J 100% ≈88.9%，
W总
0.45J
故 D 错误。
5．在生产和生活中经常使用各种机械，在使用机械时，下列说法中正确的是 A．可以省力或省距离，但不能省功 B．可以省力，同时也可以省功 C．可以省距离，同时也可以省功 D．只有在费力情况时才能省功 【答案】A 【解析】 【详解】 使用机械可以省力、省距离或改变力的方向，但都不能省功，故 A 选项正确； 使用任何机械都不能省功，故 B、C、D 选项错误；
W有
η=
W总
，得：W
总
= W有
150J
=
60%
=250J，所以
W
额=W
总-W
有=250J-150J=100J；因为不计绳重和摩擦，W
额=G
轮
h，因此动滑轮重：G 轮= W额
100J
=
=100N，拉力
F 的大小：F=
1
（G
物+G
轮）=
1
h 1m
2
2
（150N+100N）=125N；由以上计算可知，对物体做的有用功都是 150J，总功都是 250J，
【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：
v s 0.2m 0.2m/s ， t 1s
故 A 错误；
B．不计绳重和摩擦，则拉力
F
1 n
G
G动
=
1 2
4N
0.5N
2.25N
，
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：
力做功的功率是：P=W 总/t=6.3×104N/10s=6.3×103 W，故 B 错误；若不计绳重和摩擦，则由
F=（G+G 动）/n 可知，动滑轮的总重是：G 动 =nF-G=3×2.1×103 N-6×103 N=300N，故 C 正
确；拉力做的有用功是：W 有=Gh=6×103 N×10m=6×104 J，滑轮组的机械效率是：η=W 有/W
额外功，可以比较出两种情况的总功大小．然后利用 η= W有用 即可比较出二者机械效率 W总
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；
A．拉力做的功是 2.1×104J
B．拉力 F 的功率是 2.1×103W
C．该滑轮组的动滑轮共重 300N
D．该滑轮组的机械效率是 80%
【答案】C
【解析】
由图乙知道，滑轮组绳子的有效股数是 n=3，即绳子自由端移动的距离是：
s=3h=3×10m=30m，所以拉力做的功是：W 总=Fs=2.1×103 N×30m=6.3×104 J，故 A 错误；拉
A．物体沿斜面匀速上升时，拉力大小等于摩擦力
B．做的有用功是 5J
C．此斜面的机械效率为 62.5%
D．物体受到的摩擦力大小为 10N
【答案】C
【解析】
A. 沿斜面向上拉物体时，物体受重力、支持力、摩擦力和拉力四个力的作用，故 A 错误；
B. 所做的有用功：W 有用＝Gh＝mgh＝5kg×10N/kg×1m＝50J，故 B 错误；C. 拉力 F 对物体
点睛：（1）对物体进行受力分析，受重力、支持力、摩擦力和拉力；（2）已知物体的重 力和提升的高度（斜面高），根据公式 W＝Gh 可求重力做功，即提升物体所做的有用
功；（3）求出了有用功和总功，可利用公式 η＝ W有用 计算出机械效率；（4）总功减去 W总
有用功即为克服摩擦力所做的额外功，根据 W 额＝fs 求出物体所受斜面的摩擦力．
总×100%=6×104J/6.3×104J×100%≈95.2%，故 D 错误，故选 C．
2．如图所示，用滑轮组在 4s 内将重为 140N 的物体匀速提升 2m，若动滑轮重 10N，石计 滑轮与轴之间的摩擦及绳重。则在此过程中，下列说法正确的是
A．拉力 F 为 75N