简单机械单元测试题 含答案

简单机械单元测试题含答案

一、简单机械选择题

1．如图所示，规格完全相同的滑轮，用相同的绳子绕成甲、乙两个滑轮组，分别提起重为G1和G2的两个物体，不计摩擦与绳重，比较它们的省力情况和机械效率，下列说法正确的是

A．若G1=G2，则F1＜F2，甲的机械效率高 B．若G1=G2，则F1＞F2，乙的机械效率高C．若G1＜G2，则F1＜F2，甲、乙的机械效率相同 D．若G1＜G2，则F1＜F2，乙的机械效率高

【答案】D

【解析】

【详解】

A. 由于滑轮组相同,并且不计摩擦则额外功相等,若G1=G2，则有用功也相同，所以机械效率相等，故A错误；

B. 甲图n=3,F1=G1,乙图n=2,F2=G2,若G1=G2,则F1

C. 甲图n=3,F1=G1,乙图n=2,F2=G2,若G1

D. 甲图n=3,F1=G1,乙图n=2,F2=G2,若<,则F1

【点睛】

要判断甲、乙两图的绳子段数来比较省力情况，由于滑轮组相同，并且不计摩擦则额外功相同通过比较有用功的大小可比较机械效率的高低．

2．工人师傅利用如图所示的两种方式，将重均为300N的货物从图示位置向上缓慢提升0.5m。F1、F2始终沿竖直方向；图甲中OB＝2OA，图乙中动滑轮重为60N，重物上升速度为0.01m/s。不计杠杆重、绳重和摩擦，则下列说法正确的是

A ．甲乙两种方式都省一半的力

B ．甲方式F 1由150N 逐渐变大

C ．乙方式的有用功是180J

D ．乙方式F 2的功率为3.6W 【答案】D 【解析】 【分析】

（1）根据杠杆的特点和动滑轮的特点分析甲乙两种方式的省力情况； （2）根据动力臂和阻力臂的关系分析甲方式F 1的变化； （3）根据W 有用=Gh 可求乙方式的有用功； （4）根据公式P=Fv 求出乙方式F 2的功率。 【详解】

A 、甲图，F 1为动力，已知OB=2OA ，即动力臂为阻力臂的2倍，由于不计摩擦、杠杆自重，由杠杆平衡条件可知，动力为阻力的一半，即F 1=150N ；由图乙可知，n=3，不计绳重和摩擦，则211

()(30060)12033

F G G N N N =

+=?+=动，故A 错误； B 、甲图中，重力即阻力的方向是竖直向下的，动力的方向也是竖直向下的，在提升重物的过程中，动力臂和阻力臂的比值不变，故动力F 1为150N 不变，故B 错误； C 、不计绳重和摩擦，乙方式的有用功为：W 有用=Gh=300N×0.5m150J ，故C 错误； D 、乙方式中F 2=120N ，绳子的自由端的速度为v 绳=0.01m/s×3=0.03m/s ，则乙方式F 2的功率为：221200.03/ 3.6F s W P F v N m s W t t

====?=绳绳，故D 正确。 故选D 。

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．如图所示，工人利用动滑轮吊起一袋沙的过程中，做了300J的有用功，100J的额外功，则该动滑轮的机械效率为（）

A．75％ B．66．7％ C．33．3％ D．25％

【答案】A

【解析】

试题分析：由题意可知，人所做的总功为W总=W有+W额=300J+100J=400J，故动滑轮的机械效率为η=W有/W总=300J/400J=75%，故应选A。

【考点定位】机械效率

5．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 =η2B．W1 = W2，η1 <η2

C．W1 < W2，η1 >η2D．W1 > W2，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

W

有用

总

即可比较出二者机械效率

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.

6．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．

7．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．

8．如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力可以忽略不计，在物体匀速上升的过程中

A．甲图省力，机械效率甲图大

B．甲图省力，机械效率一样大

C．乙图省力，机械效率乙图大

D．乙图省力，机械效率一样大

【答案】B

【解析】

【详解】

分析甲、乙两图可知，n甲=3、n乙=2；因绳重和摩擦忽略不计，所以由

1

F G

n

G

=+

动

（）可

知，甲图更省力；由η=W

W

有

总

=

Gh

Gh G h

+

动

可知，甲乙滑轮组的机械效率一样，故选B．

9．如图所示的滑轮组上:挂两个质量相等的钩码A B,放手后将出现的现象是（忽略滑轮重,绳重及摩擦）（）

A．A下降 B．B下降 C．保持静止 D．无法确定

【答案】A

【解析】分析：利用动滑轮、定滑轮的省力特点分析解答此题。定滑轮只能改变力的方向，不能省力，动滑轮可以省一半的力。

解答：B所在的滑轮为动滑轮，动滑轮省一半的力，A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B拉起只需A重力的一半即可，所以A下降，B上升。

故选：A。

【点睛】此题考查了动滑轮、定滑轮的省力特点，难点是判断动滑轮和定滑轮，属于基础题目。

10．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；

11．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。

12．在生产和生活中经常使用各种机械，使用机械时

A．功率越大，做功越快

B．做功越多，机械效率越高

C．做功越快，机械效率越高

D．可以省力、省距离，也可以省功

【答案】A

【解析】

【分析】

（1）功率是表示做功快慢的物理量，即功率越大，做功越快；

（2）机械效率是表示有用功所占总功的百分比；即效率越高，有用功所占的比例就越大；（3）功率和效率是无必然联系的；

（4）使用任何机械都不省功．

【详解】

A．功率是表示做功快慢的物理量，故做功越快功率一定越大，故A正确；

B．机械效率是表示有用功所占总功的百分比，故做功多，而不知道是额外功还是有用功，所以无法判断机械效率，故B错误；

C．由于功率和效率没有直接关系，所以功越快，机械效率不一定越高，故C错误；D．使用任何机械都不省功，故D错误．

故选A．

13．如图所示，物体浸没在水中，工人用200N的拉力F在10s内将重为400N的物体匀速提升2m，物体没有露出水面，此时滑轮组的机械效率是80%，不计绳重和摩擦，

g=10N/kg，则下列说法中正确的是（）

A．物体露出水面前，工人匀速提升重物时拉力的功率为40W

B．物体在水中受到的浮力为320N

C．物体的体积为8×10-3m3

D．物体露出水面后，此滑轮组提升该物体的机械效率将小于80%

【答案】C

【解析】

【详解】

A．由图知，n=2，拉力端移动的距离：s=2h=2×2m=4m，拉力端移动的速度：

v=s/t=4m/10s=0.4m/s，拉力的功率：P=Fv=200N×0.4m/s=80W，故A错；

B．滑轮组的机械效率：η=W有用/W总=（G?F浮）h/Fs=（G?F浮）h/F×2h=G?F浮/2F=400N?F浮/2×200N=80%，解得：F浮 =80N，故B错；

C．由F浮 =ρ水V排g得物体的体积：V=V排 =F浮/ρ水g=80N/1×103kg/m3×10N/kg=8×10-3 m3，故C正确；

D．物体露出水面后，没有了浮力，相当于增加了提升物体的重，增大了有用功，不计绳重和摩擦，额外功不变，有用功和总功的比值变大，此滑轮组提升该物体的机械效率将大于80%，故D错。

14．用图3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】D

【解析】

【详解】

由图可知，甲滑轮是定滑轮，使用该滑轮不省力，所以拉力等于物体的重力；乙滑轮是动滑轮，使用该滑轮可以省一半的力，即拉力等于物体和滑轮总重力的一半，则手的拉力：F甲＞F乙；两幅图中的W有是克服物体重力做的功是相同的，但乙图中拉力做功要克服动滑

轮的重力做功，比甲图中做的总功要多，所以结合机械效率公式W W η=有

总

可知，有用功相同时，总功越大的，机械效率越小； 所以选D ．

15．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。

16．下列关于机械效率的说法正确的是（ ） A ．越省力的机械，机械效率越高 B ．做功越少的机械，机械效率越低 C ．做功越慢的机械，机械效率越低

D ．总功相同，有用功越大的机械，机械效率越高 【答案】D 【解析】 【详解】

A ．机械效率是有用功与总功的比值，与机械省力与否无关，故A 错误．

B ．机械效率越低，有用功占总功的比例越低，不一定就是做的功少，故B 错误．

C ．做功越慢的机械，功率越小．功率和机械效率是两个不同的概念，二者没有关系，不能说做功越慢的机械，机械效率越低，故C 错误．

D ．由η100%W W 有用总

=?可知，总功相同，有用功越大的机械，机械效率越高，故D 正

确．

17．在探究“杠杆平衡条件“实验中，杠杆在力F 作用下水平平衡，如图所示，现将弹簧测力计绕B 点从a 位置转动到b 位置过程中，杠杆始终保持水平平衡，则拉力F 与其力臂的乘积变化情况是（ ）

A ．一直变小

B ．一直变大

C ．一直不变

D ．先变小后变大

【答案】C 【解析】 【详解】

将测力计绕B 点从a 位置转动到b 位置过程中，钩码的重力不变，其力臂OA 不变，即阻力与阻力臂的乘积不变；由于杠杆始终保持水平平衡，所以根据杠杆的平衡条件

1122Fl F l =

可知，拉力F 与其力臂的乘积也是不变的． 【点睛】

重点是杠杆平衡条件的应用，要理解当力与杠杆垂直时，力臂是最长的，倾斜后力臂会变短，正是由于杠杆保持平衡，所以力臂减小的同时，拉力要增大．

18．在使用下列简单机械匀速提升同一物体的四种方式，所用动力最小的是（不计机械自重、绳重和摩擦）（ ）

A ．

B ．

C ．

D ．

【答案】D

【解析】不计机械自重绳重和摩擦，即在理想状况下：A. 图示是一个定滑轮拉力F 1＝G ； B. 根据勾股定理知h ＝

＝3m,图中为斜面,F 2×5m ＝G×3m,得到F 2＝0.6G ；C. 如图所

示,由图可知，由杠杆平衡条件可得：F3×L2＝G×L G,拉力F3＝G×G＝

0.4G；D. 由图示可知,滑轮组承重绳子的有效股数n＝3,拉力F4＝G；因此最小拉力是F4；故选：D。

点睛：由图示滑轮组，确定滑轮组的种类，根据滑轮组公式求出拉力F1、F4；由勾股定理求出斜面的高，根据斜面公式求出拉力F2的大小；由图示杠杆求出动力臂与阻力臂的关系，然后由杠杆平衡条件求出拉力F3；最后比较各力大小，确定哪个拉力最小。

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．C点为硬棒AD的重心，硬棒可绕A点转动。在棒的B点施加力F1，F1的方向沿OO'线，棒在图所示位置处于静止状态。则

A．F1>G B．F1=1

2

G

s

s

C．重力的力臂等于S1D．F1方向沿OO′线向下

【答案】A

【解析】

【详解】

AB．由图像可得，A点到F1的距离为s2，若令A点到重力的距离为s3，根据杠杆的平衡条件“动力×动力臂=阻力×阻力臂”可知

123

F s

G s

?=?

可以推出

3

1

2

s

F G

s

=

由于

32

s s

>

可得

1

F G

>

故A选项正确，符合题意，B选项错误，不符合题意；

C．重力的力臂为支点A到重力的距离，重力竖直向下，因此力臂为水平方向，故C选项错误，不符合题意；

D．F1与G在支点同侧，重力方向竖直向下，所以F１的方向应该向上，故D选项错误，不符合题意。

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．如图所示，在斜面上将一个重9N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为5N，斜面长3m，高1m。则下列说法中不正确

．．．的是：

A．该过程中做的有用功为9J

B．这个斜面的机械效率为60%

C．物体所受到的摩擦力是5N

D．减小斜面与物体间的摩擦可以提高斜面的机械效率

【答案】C

【解析】

【分析】

（1）根据公式W=Gh求拉力做的有用功；

（2）根据W=Fs求拉力F对物体做的总功，斜面的机械效率等于有用功与总功之比；（3）克服摩擦力所做的额外功等于总功减去有用功，利用W额=fs求摩擦力；

（4）提高斜面的机械效率的方法：减小摩擦力、增大斜面的倾斜程度。

【详解】

A、拉力做的有用功：W有用=Gh=9N×1m=9J，故A正确，不符合题意；

B、拉力F对物体做的总功：W总=Fs=5N×3m=15J，斜面的机械效率，故B正确，不符合题意；

C、克服摩擦力所做的额外功：W额=W总-W有=15J-9J=6J，由W额=fs得摩擦力

，故C错误，符合题意；

D、减小斜面与物体间的摩擦，可以减小额外功，有用功不变，总功减小，有用功与总功的比值变大，可以提高斜面的机械效率，故D正确，不符合题意。

故选C。

【点睛】

本题考查斜面的机械效率的计算，明确有用功和总功、额外功之间的关系以及额外功为克服摩擦力所做的功是解决本题的关键。

23．如图所示，杠杆上分别放着质量不相等的两个球，杠杆在水平位置平衡，如果两球以相同速度同时匀速向支点移动，则杠杆

A．仍能平衡

B．不能平衡，大球那端下沉

C．不能平衡，小球那端下沉

D．无法判断

【答案】C

【解析】

【详解】

开始时两球平衡，即力矩相等；当运动时，两球速度相同，则在相同时间内移动的距离相同，大球的力矩减少的快，则大球力矩会小于小球力矩，杠杆向小球那端下沉．

24．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。

25．工人师傅用如图所示的滑轮组，将重为800N的重物缓慢匀速竖直提升3m，人对绳的拉力F为500N，不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，则（）

A．绳子自由端移动的距离为9m B．动滑轮的重力为200N

C．人通过滑轮组做的有用功为1500J D．滑轮组的机械效率为53.3%

【答案】B

【解析】

试题分析：由图可知，滑轮组中由2段绳子承担物体和动滑轮的总重，即n=2，物体匀速竖直提升3m，则绳子自由端移动的距离为：s=nh=2×3m=6m，故A错误．

此过程中，所做有用功为：W有=Gh=800N×3m=2400J，故C错误．

所做总功为：W总=Fs=500N×6m=3000J；

额外功为：W额=W总-W有=3000J-2400J=600J，不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，则额外功为克服动滑轮重力做的功，即W额=G动h，动滑轮的重力G动=W额/h=600J/3m=200N，故B正确为答案．

滑轮组的机械效率

故D错误．

考点：滑轮组的机械效率有用功额外功