【物理】 简单机械单元检测(附答案)

【物理】简单机械单元检测（附答案）

一、简单机械选择题

1．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．

2．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。

3．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%．

4．用如图所示滑轮组提起重G=320N 的物体，整个装置静止时，作用在绳自由端的拉力F=200N ，则动滑轮自身重力是（绳重及摩擦不计）

A．120N

B．80N

C．60N

D．无法计算

【答案】B

【解析】

【详解】

由图可知，n=2，由题知，G物=320N，F=200N，

∵不考虑绳重和摩擦，，

即：，

∴动滑轮重：G轮=80N．

5．如图所示，杠杆处于平衡状态，如果将物体A和B同时向靠近支点的方向移动相同的距离，下列判断正确的是

A．杠杆仍能平衡

B．杠杆不能平衡，右端下沉

C．杠杆不能平衡，左端下沉

D．无法判断

【答案】C

【解析】

【详解】

原来杠杆在水平位置处于平衡状态，此时作用在杠杆上的力分别为物体A、B的重力，其对应的力臂分别为OC、OD，

根据杠杆的平衡条件可得：m A gOC=m B gOD，由图示可知，OC＞OD．所以m A＜m B，

当向支点移动相同的距离△L时，两边的力臂都减小△L，此时左边为：m A g（OC﹣△L）=m A gOC﹣m A g△L，

右边为：m B g（OD﹣△L）=m B gOD﹣m B g△L，由于m A＜m B，所以m A g△L＜m B g△L；所以：m A gOC﹣m A g△L＞m B gOD﹣m B g△L．

因此杠杆将向悬挂A物体的一端即左端倾斜．

故选C．

6．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．

7．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．

8．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．

9．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．

10．如图所示，在“探究杠杆平衡条件”的实验中，轻质杠杆上每个小格长度均为2cm，在B点竖直悬挂4个重均为0.5N的钩码，当在A点用与水平方向成30°角的动力F拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡。对该杠杆此状态的判断，下列说法中正确的是

A．杠杆的动力臂为8cm B．该杠杆为费力杠杆C．该杠杆的阻力大小为0.5N D．动力F的大小为1.5N 【答案】B

【解析】

【详解】

A、当动力在A点斜向下拉（与水平方向成30°角）动力臂是：1

2

OA=

1

2

×4×2cm=4cm，故

A错误；

B、阻力臂OB，3×2cm=6cm＞1

2

OA，即阻力臂大于动力臂，该杠杆为费力杠杆，故B正

确；

C、该杠杆的阻力大小为：G=4×0.5N=2N，故C错误；

D、根据杠杆的平衡条件，F1l1=F2l2，G×OB=F×1

2

OA，代入数据，2N×8cm=F×4cm，解得，

F=4N，故D错误。

11．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．

12．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．

13．骑自行车上一个陡坡时，有经验的同学会沿S型路线骑行，他这样做是为了（）A．缩短上坡过程中所走的路程B．减少上坡过程中所做的功

C．减小上坡过程中所施加的力D．缩短上坡过程中所用的时间

【答案】C

【解析】

【详解】

A．上坡时，自行车上升的高度不变，走S形路线所走的路线较长，A不符合题意．B．使用任何机械都不省功，B不符合题意．

C．上坡时，走S形路线所走的路线较长，相当于增长了斜面的长度，斜面越长越省力．C 符合题意．

D．速度一定，走S形路线所走的路线较长，所用的时间较长．D不符合题意．

14．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．

15．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。

16．如图所示的滑轮组，用F =30N 的拉力，拉动水平地面上重为300N 的物体，使物体匀速前进了2m.物体和地面之间的摩擦力为45N ，在此过程中，下列说法正确的是

①拉力做的功是120J ②绳子自由端移动的距离是2m ③滑轮组的机械效率是75% ④A 点受到的拉力为300N A ．①④ B ．②③ C ．①③ D ．③④

【答案】C 【解析】 【详解】

①②．由图可知，n =2，则绳子自由端移动的距离：

222m=4m s s ==?绳物；故②错误；

拉力做的功：

30N 4m=120J W Fs ==?绳总；故①正确；

③．克服物体和地面之间的摩擦力做的功为有用功，则有用功： W 有=fs 物=45N ×2m=90J ， 滑轮组的机械效率：

90J

100%100%=75%120J

W W η=

?=

?有总

故③正确； ④．因物体在水平地面上做匀速运动，则此时A 处绳子的拉力与物体受到的摩擦力是一对平衡力，所以，A 点受到的拉力：F A =f =45N ；故④错误； 故ABD 错误，C 正确。

17．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．

18．如图所示，用同一滑轮组分别将物体A 和物体B 匀速提升相同的高度，与提升B 相比，提升A 的过程滑轮组的机械效率较大，若不计绳重与摩擦的影响，则提升A 的过程

A ．额外功较小

B ．额外功较大

C ．总功较小

D ．总功较大 【答案】D 【解析】

解：AB．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可知，提升A和B所做额外功相同，故AB错误；

CD．不计绳重和摩擦的影响，滑轮组的机械效率η

W W

W W W

==

+

有有

总有额

，额外功相同，提

升A的过程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，其总功较大，故C错误，D正确．

答案为D．

点睛：本题考查对有用功、额外功和总功以及机械效率的认识和理解，注意同一滑轮组提升物体高度相同时额外功是相同的．

19．内有少量饮料的罐子可以斜放在水平桌面上保持平衡．下列四个图中，能正确表示饮料罐（含饮料）所受重力的示意图是（）

A．B．

C．D．

【答案】A

【解析】

【详解】

重力的方向始终竖直向下，故CD错误；

根据题意，内有少量饮料的罐子可以斜放在水平桌面上保持平衡，根据杠杆的平衡条件知，只有重力的作用线经过支点时，罐子才会保持平衡，故A正确，B错误．

故选A．

【点睛】

关键是根据杠杆的平衡条件分析，理解当一个力通过支点时，此力的力臂为零，对杠杆起不到任何作用，即原来平衡的杠杆会仍然平衡．

20．在探究杠杆平衡条件的时候，小明在均匀木板中间挖孔，孔中插一金属杆，固定在铁架台上，木板可以围绕中间自由转动．每个钩码的质量为200g，A、B、C、D、E、F为质量不计的挂钩，己知AB＝BO＝OC＝CD，ABOCD的连线与EDF的连线垂直．现在B处挂两个钩码，D处挂一个钩码，木板在水平位置平衡（如图所示）．下列做法能使木板仍在水平位置平衡的是

A．在B、D两处各加挂一个钩码

B．在B处加挂1个钩码，D处加挂2个钩码

C．B处挂两个钩码不变，把D处的一个钩码挂在F处

D．把B处两个钩码挂在A处，把D处的一个钩码挂在C处

【答案】C

【解析】

【分析】

（1）符合杠杆平衡条件F1l1=F2l2，杠杆平衡，不符合杠杆平衡条件，力和力臂乘积大的一端下沉．

（2）力臂是从支点到力的作用线的距离，把钩码挂在E处、F处杠杆水平平衡时，力臂均和钩码挂在D处的力臂相等．

【详解】

设AB=BO=OC=CD=L，每个钩码的重力为G．

A．在B、D两处各加挂一个钩码时，杠杆左侧力与力臂的积为3G×L，右侧力与力臂的积为2G×2L，因3G×L≠2G×2L，所以木板不会平衡，故A错误；

B．在B处加挂1个钩码、D处加挂2个钩码时，杠杆左侧力与力臂的积为3G×L，右侧力与力臂的积为3G×2L，因3G×L≠3G×2L，所以木板不会平衡，故B错误；

C．把D处的一个钩码挂在E处或F处，杠杆右侧的力臂不变，仍为OD长，杠杆左右两侧力与力臂的乘积相等，所以木板会平衡，故C正确．

D．把B处两个钩码挂在A处，把D处的一个钩码挂在C处，杠杆左侧力与力臂的积为

2G×2L，右侧力与力臂的积为G×L，因2G×2L≠G×L，所以木板不会平衡，故D错误；故选C．

21．某建筑工地要将同一个箱子从地面搬上二楼，如果分别采用如图所示的两种方式搬运，F1和F2做功的情况，以下判断正确的是（）

A．两种方式机械效率一定相等

B．两种方式功率一定相等

C ．两种方式所做的总功一定相等

D ．两种方式所做的有用功一定相等 【答案】D 【解析】 【详解】

A ．有用功相同，总功不同，机械效率等于有用功和总功的比值，所以机械效率也不同，故A 错误．

B ．搬运时间不知道，无法比较功率的大小，故B 错误．

C ．但额外功不同，总功等于额外功与有用功之和，所以总功不同，故C 错误，

D ．两只搬运方式所做的有用功根据公式W=Gh 可知是相同的，故D 正确．

22．用图所示装置提升重为350 N 的箱子，动滑轮重50N ，不计绳重和一切摩擦，下列说法正确的是

A ．该装置不仅省力，还省距离

B ．箱子匀速上升时，人对绳子的拉力为200 N

C ．箱子上升的速度等于绳子自由端伸长的速度

D ．此过程装置的机械效率约为58.3% 【答案】B 【解析】 【详解】

A ．由图知，该装置由两段绳子承重，可以省力，但费距离，故A 错误；

B ．n=2，不计绳重和一切摩擦且箱子匀速上升时，人对绳子的拉力为：

350N 50N

200N 22

G G F ++=

==轮，故B 正确； C ．n=2，所以箱子上升的速度等于绳子自由端伸长的速度一半，故C 错误； D ．不计绳重和一切摩擦时，此装置的机械效率约为：

()350N

350N 50N 100%100%87.5%W G G h

Gh W η++==

?=?=轮有用总

，故D 错误。

23．如图所示，杠杆处于平衡状态，如果将物体A 和B 同时向靠近支点的方向移动相同的距离，下列判断正确的是（ ）

A．杠杆仍能平衡 B．杠杆不能平衡，左端下沉

C．杠杆不能平衡，右端下沉 D．无法判断

【答案】C

【解析】

原来杠杆在水平位置处于平衡状态，此时作用在杠杆上的力分别为物体A、B的重力，其对应的力臂分别为OC、OD，

根据杠杆的平衡条件可得：m A gOC=m B gOD，由图知OC＜OD．所以m A＞m B，当向支点移动相同的距离△L时，两边的力臂都减小△L，此时左边的力矩为：m A g（OC-△L）

=m A gOC-m A g△L，

右边的力矩为：m B g（OD-△L）=m B gOD-m B g△L，由于m A＞m B，所以m A g△L＞

m B g△L；所以：m A gOC-m A g△L＜m B gOD-m B g△L．

因此杠杆不能平衡，将向悬挂B物体的一端即右端下沉。

故C正确为答案。

24．如图所示，一直杆可绕O点转动，杠杆下端挂一重物，为了提高重物，用一个始终跟杠杆垂直的力使杠杆由竖直位置慢慢转到水平位置，在这个过程中直杆

A．始终是省力杠杆B．始终是费力杠杆

C．先是省力的，后是费力的D．先是费力的，后是省力的

【答案】C

【解析】

【详解】

由图可知动力F1的力臂始终保持不变，物体的重力G始终大小不变，在杠杆从竖直位置向水平位置转动的过程中，重力的力臂逐渐增大，在L2＜L1之前杠杆是省力杠杆，在L2＞L1之后，杠杆变为费力杠杆．

25．如图所示，工人用250N的力F将重为400N的物体在10s内匀速提升2m，则此过程中

A ．工人做的有用功为800J

B ．工人做的总功为500J

C ．滑轮组的机械效率为60%

D ．拉力做功的功率为20W

【答案】A 【解析】 【详解】

A ．工人做的有用功：

400N 2m 800J Gh W ==?=有 ，

A 选项正确。

B ．绳子的自由端移动的距离是4m ，工人做的总功：

250N 4m 1000J W Fs ==?=总 ，

B 选项错误。

C ．滑轮组的机械效率：

800J

80%1000J

W W =

=

=有总

η， C 选项错误。 D ．拉力做功的功率：

1000J 100W t 10s

W P =

==， D 选项错误。