简单机械专项练习综合经典

铝球实心部分的体积：V实
m
2.7kg 2.7 103 kg
/ m3
1103 m3 ，
由杠杆平衡的条件可得：FA×OA=FB×OB，
FA
OB OA
FB
2 1
3.5N
7N
，
铝球受到的浮力： F浮 G F mg F 2.7kg 10N / kg 7N 20N ，
铝球排开水的体积：V排
F浮 水g
A．该铝球空心部分的体积为1103 m3 B．该铝球的体积为 3103 m3 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】
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，
动滑轮重都是 100N，故 A、B、C 都正确；但拉力不同，故 D 错．
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．
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
绳重和摩擦，额外功 W 额=G 轮 h，据此求动滑轮重；
5．利用如图所示的滑轮组提起一个重为 2000N 的物体，绳子自由端的拉力 F=600N。10s 内物体被匀速提升 2m。不忽略绳重和机械部件间的摩擦，则下列说法中正确的是
A．动滑轮总重为 400N B．绳子自由端移动的速度为 0.8m/s C．拉力 F 做功为 6000J D．增加物体被提升的高度可提高该滑轮组的机械效率 【答案】B 【解析】
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
A．W1 = W2，η1 =η2 C．W1 < W2，η1 >η2 【答案】C
B．W1 = W2，η1 <η2 D．W1 > W2，η1 <η2
故选 D．
4．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 C．便于正确理解力臂 【答案】C 【解析】 【分析】
B．便于同学们观察实验 D．便于测量力臂的大小
【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．
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：mAg（OC﹣△ L） =mAgOC﹣mAg△ L， 右边为：mBg（OD﹣△ L）=mBgOD﹣mBg△ L，由于 mA＜mB，所以 mAg△ L＜mBg△ L； 所以：mAgOC﹣mAg△ L＞mBgOD﹣mBg△ L． 因此杠杆将向悬挂 A 物体的一端即左端倾斜． 故选 C．
【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，
滑轮组的机械效率：
【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
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； （3）又因为乙是动滑轮,乙中所做的总功还要加上对动滑轮所做的功,利用乙滑轮做的额外 功多,则总功越多,机械效率越低。即 W1 小于 W2,η1 大于 η2. 故选 C.
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．
【wk.baidu.com解】
A、定滑轮只能改变力的方向，不能省力，不符合题意；
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 【答案】A 【解析】
【详解】
物体升高的高度和物体重力都相同，根据公式 W=Gh 可知做的有用功相同；由图可知，动 滑轮个数相同，即动滑轮重力相同，提升的高度相同，不计绳重和摩擦,则拉力做的额外功
简单机械专项练习综合经典
一、简单机械选择题
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．
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
总-W
有=250J-150J=100J；因为不
计绳重和摩擦，W 额=G 轮 h，所以动滑轮重：G 轮= W额
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
B．绳子自由端向上移动了 4m
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】
v s 8m 0.8m/s ， t 10s
故 B 正确； C．拉力做的功是： W 总 =Fs=600N×8m=4800J，
故 C 错误； D．该滑轮组的机械效率是：
= W有用 Gh Gh G ， W总 Fs F 4h 4F
即机械效率与高度无关，所以，增加物体被提升的高度不可能提高该滑轮组的机械效率， 故 D 错误。
100J
=
=100N，拉力
F 的大小：
h 1m
F= 1 （G 物+G 轮）= 1 （150N+100N）= 250 N；对右图滑轮组，承担物重的绳子股数
3
3
3
n=2，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，所以
W
额=W
总-W
1103 kg
20N / m3 10N
/
kg
2103 m3
，
铝球的体积：V球 2V排 2 2103m3 4103m3 ，
则空心部分的体积：V空 V球 V实 4104 m3 1103m3 3103m3 ．
【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．
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
相同．有用功相同、额外功相同，则总功相同，即
W
甲＝W
乙．根据
η= W有 W总
可知，机械效
率相同，即 η 甲＝η 乙．故 A 符合题意．
11．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．
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．在不计绳重和摩擦的情况下利用如图所示的甲、乙两装置分别用力把相同的物体匀速 提升相同的高度．若用 η 甲、η 乙表示甲、乙两装置的机械效率，W 甲、W 乙表示拉力所做 的功，则下列说法中正确的是
8．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：mAgOC=mBgOD，由图示可知，OC＞OD．所以 mA＜mB，
W有用
=
×100%=
280J
×100%≈93.3%，故
C
正确。
W总
300J
D．
提升 200N 重物时，重物重力增加，据 = W有用 W总
Gh
G
=
=
Gh G动h G G动
可知滑轮组机
械效率变大，故 D 错误。
3．用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组把重 150N 的物体匀速提升 1m，不计摩擦和
绳重时，滑轮组的机械效率为 60%．则下列选项错误的是（ ）
13．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
【详解】
A．由图知道，承担物重的绳子是四段，即 n=4，若忽略绳重及摩擦，则拉力是：
F
1 4
G
G动
，
由此可得动滑轮的总重是：
G动 4F G=4 600N 2000N=400N ，
由于是不忽略绳重和机械部件间的摩擦，故 A 错误； B．绳子自由端移动的距离是： s=4h=4×2m=8m， 绳子自由端移动的速度是：