(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．如图所示，用手沿竖直方向匀速拉一个动滑轮，使挂在下面重为G的物体缓缓上升，动滑轮的重力不可忽略．现改变物体的重力G，则动滑轮的机械效率η与物体重力G的关系可能符合下列图中的

A．

B．

C．

D．

【答案】B

【解析】

【详解】

动滑轮的重力不可忽略，则克服动滑轮的重和绳与滑轮间的摩擦所做的功为额外功，从摩擦角度考虑，随着物体重力的增加，滑轮与绳子间摩擦会一定程度增大；同时，物重增大，有用功逐渐增大，有用功占总功的比值在增大，所以机械效率逐渐增大，但由于摩擦也在增大，故机械效率η与物体重力G的关系并不成正比，且机械效率逐渐趋近于100%，故B正确符合题意，故选B．

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W 1， 机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W 2， 机械效率为η2， 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 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．如图用同一滑轮，沿同一水平面拉同一物体做匀速直线运动，所用的拉力分别为F 1、F 2、F 3，下列关系中正确的是

A ．F 1＞F 2＞F 3

B．F1＜F2＜F3

C．F2＞F1＞F3

D．F2＜F1＜F3

【答案】D

【解析】

【详解】

第一个图中滑轮为定滑轮，因为定滑轮相当于一个等臂杠杆，不能省力，所以根据二力平衡，此时拉力F1=f；

第二个图中滑轮为动滑轮，因为动滑轮可省一半的力，

所以根据二力平衡，此时拉力F2=1

2

f；

第三个图中滑轮为动滑轮，由二力平衡可知此时的拉力等于两股绳子向右的拉力，即

F3=2f；

由此可得F2< F1< F3.

故D正确.

4．山区里的挑夫挑着物体上山时，行走的路线呈“S”形，目的是

A．加快上山时的速度

B．省力

C．减小对物体的做功

D．工作中养成的生活习惯

【答案】B

【解析】

斜面也是一种简单机械，使用斜面的好处是可以省力．

挑物体上山，其实就是斜面的应用，走S形的路线，增加了斜面的长，而斜面越长，越省力，所以是为了省力．

故选B．

5．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．

6．下列关于功率和机械效率的说法中，正确的是（）

A．功率大的机械，做功一定多

B．做功多的机械，效率一定高

C．做功快的机械，功率一定大

D．效率高的机械，功率一定大

【答案】C

【解析】

试题分析：根据功、功率、机械效率的关系分析．功率是单位时间内做的功的多少，机械效率是有用功与总功的比值．

解：A、说法错误，功率大，只能说明做功快；

B、说法错误，由于机械效率是有用功与总功的比值，故做功多，不一定机械效率就大；

C、说法正确；

D、说法错误，机械效率高，只能说明有用功在总功中占的比例大．

故选C．

7．如图所示甲、乙两套装置所用滑轮质量均相等，用它们分别将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度．若G1＝G2，所用竖直向上的拉力分别为F1和F2，拉力做功的功率分别为P1和P2，两装置的机械效率分别为η1和η2（忽略绳重和摩擦）．则下列选项正确的是

A．F1＞F2；η1＝η2；P1＝P2B．F1＞F2；η1＞η2；P1＞P2

C．F1＜F2；η1＜η2；P1＜P2D．F1＜F2；η1＞η2；P1＞P2

【答案】A

【解析】 【详解】

不计绳重及摩擦，因为拉力F ＝1

n

（G+G 轮），n 1＝2，n 2＝3，所以绳子受到的拉力分别为：F 1＝

12（G 1+G 轮），F 2＝1

3

（G 2+G 轮），故F 1＞F 2；故CD 错误； 因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W 额＝G 轮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，总功相同； 由η＝

W W 有用总

可知，机械效率相同，η1＝η2；

又因为所用时间相同，由P ＝W

t

可知，拉力做功的功率P 1＝P 2，故B 错误，A 正确． 故选A ．

8．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：3333

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．

9．下列简单机械中既可以省力，同时又可以改变力的方向的是 A ．定滑轮 B ．动滑轮

C ．斜面

D ．滑轮组

【答案】D 【解析】 【分析】

不同机械的优缺点都不一样：动滑轮省力，但不能改变力的方向；定滑轮可以改变方向，但不能省力；斜面只能改变力的大小；滑轮组既可以改变力的大小也可以改变力的方向． 【详解】

A 、定滑轮只能改变力的方向，不能省力，不符合题意；

B 、动滑轮可以省力，但不能改变力的方向，不符合题意；

C 、斜面可以省力，不能改变力的方向，不符合题意；

D 、滑轮组既可以省力，也可以改变力的方向，符合题意； 故选D ．

10．如图所示，可绕 O 点转动的轻质杠杆，在 D 点挂一个重为 G 的物体 M ．用一把弹簧测力 计依次在 A 、B 、C 三点沿与圆 O 相切的方向用力拉，都使杠杆在水平位置平衡，读出三 次的示数分别为 F 1、F 2、F 3，它们的大小关系是

A ．F 1=F 2=F 3=G

B ．F 1＜F 2＜F 3＜G

C ．F 1＞F 2＞F 3＞G

D ．F 1＞F 2=F 3=G 【答案】A 【解析】 【分析】

利用杠杆平衡条件分析，当阻力和阻力臂不变时，如果动力臂不变，只改动用力方向，其动力不变，据此分析解答。

【详解】

设拉力的力臂为L，则由题意可知，当杠杆在水平位置平衡时：G×OD=F×L

由此可得：

G OD F

L

⨯

=

因为G，OD不变，OD=L=r，故F=G，由于F1、F2、F3的力臂都为圆的半径都相等，所以得：F1=F2=F3=G。

故选：A。

11．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；

12．分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组，在5s内将重为100N的物体G匀速提升2m，每个滑轮的重均为10N．不计绳重及摩擦，此过程中（）

A．拉力F甲小于拉力F乙

B．F甲做的功大于F乙做的功

C．甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率

D．F甲做功的功率等于F乙做功的功率

【答案】D

【解析】

【详解】

由题可知,甲乙两滑轮组均将相同物体提升相同高度,由W有＝Gh可知W甲有＝W乙有；不计绳重及摩擦,均只需克服动滑轮自重做额外功,甲乙中均只有一个动滑轮,且动滑轮的重相同,由W额＝G动h可知W甲额＝W乙额，因为W总＝W有+W额,所以W总甲＝W总乙。A. 由图可知,n1＝

2,n2＝3，不计绳重及摩擦，则F甲＝（G+G动）＝×（100N+10N）＝55N，F乙＝（G+G 动）＝×（100N+10N）＝36.7N

η＝可知,η甲＝η乙，故C不正确；D. 拉力做功的功率P＝,由于W总甲＝W总乙、时间t也相同,所以P甲＝P乙，故D正确；故选D.

【点睛】

甲、乙两个滑轮组将同一物体匀速提升至相同的高度，在不计绳重和摩擦的情况下，有用功就是提升重物所做的功，对动滑轮所做的功是额外功，总功等于有用功和额外功之和，机械效率是有用功与总功的比值．

13．下图是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式（不计机械重和摩擦），其中所需动力最小的是（）

A．B．

C ．

D ．

【答案】D 【解析】 【详解】

在A 的斜面中，存在F 1×

4m=G ×2m ，故F 1=2

G ；在B 的滑轮组中，n =3，故F 2=3G

；在C

的定滑轮中，不省力，故F 3=G ；在D 的杠杆中，存在F 4×4l =G ×l ，故F 4=4

G

；可见所需动力最小的是D ．

14．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。

15．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．

16．农村建房时，常利用如图所示的简易滑轮提升建材。在一次提升建材的过程中，建筑工人用400N 的拉力，将重600N 的建材在10s 内匀速提高3m 。不计绳重及摩擦，则下列判断正确的是（ ）

A ．该滑轮的机械效率η=75%

B ．滑轮所做的有用功为1200J

C ．滑轮自身的重力为100N

D ．绳子自由端移动的距离大小为3m

【解析】

【详解】

AB ．滑轮所做的有用功为：

W 有用=Gh =600N×3m=1800J ，

因为是动滑轮，所以拉力移动的距离是物体提高距离的2倍，即6m ，则拉力做的总功为：

W 总=Fs =400N×6m=2400J ，

所以动滑轮的机械效率为： 1800J ×

100%=100%=75%2400J

W W η=

⨯有用总， 故A 正确，B 错误； C ．不计绳重及摩擦，则拉力为：

12

F G G =+动（）， 那么动滑轮的重为：

G 动=2F-G =2×400N-600N=200N ，

故C 错误；

D ．由图知，使用的是动滑轮，承担物重的绳子股数n =2，绳子自由端移动的距离为：

s=nh=2×3m=6m ，

故D 错误；

故选A 。

17．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】

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。

18．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 =

12G ； 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 =

13G ； D ．此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子由2股，则F =12

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．

19．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．

20．下图所示的工具中，属于费力杠杆的是：

A．钢丝钳B．起子

C．羊角锤D．镊子

【答案】D

【解析】

【详解】

动力臂小于阻力臂的杠杆属于费力杠杆，四幅图中只有镊子的动力臂是小于阻力臂的，故应选D。