(物理)初三物理简单机械测试题及答案

（物理）初三物理简单机械测试题及答案

一、选择题

1．如图，用滑轮组将600N的重物在10s内匀速提升了2m，动滑轮重为100N（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是

A．绳子自由端拉力的功率是70W

B．滑轮组的机械效率是85.7%

C．提升重物的过程中所做的额外功是400J

D．提升的重物变成400N时，滑轮组的机械效率将变大

【答案】B

【解析】

【详解】

A．根据图示可知，n=2，不计绳重和摩擦，拉力：

F=1

2

（G+G轮）=

1

2

（600N+100N）=350N，

拉力端移动距离：

s=2h=2×2m=4m，

总功：

W总=Fs=350N×4m=1400J，拉力的功率：

P=W

t

总=

1400J

10s

=140W；

故A错；

B．有用功：

W有用=Gh=600N×2m=1200J，滑轮组的机械效率：

η=W

W

有

总

=

1200J

1400J

≈85.7%，

故B正确；

C．提升重物的过程中所做的额外功：

W额=W总﹣W有用=1400J﹣1200J=200J，

故C错；

D．当提升重物的重力减小为400N，做的有用功就变小，而额外功几乎不变，有用功和总功的比值变小，故滑轮组的机械效率变小，故D错；

2．关于机械效率的问题，下列说法中正确的是（）

A．做的有用功越多，机械效率一定越高B．单位时间内做功越多，机械效率一定越高

C．省力越多的机械，机械效率一定越高D．额外功在总功中所占比例越小，机械效率一定越高

【答案】D

【解析】

【详解】

A、做功多，有用功不一定多，有用功占总功的比例不一定高，所以机械效率不一定高，故A错误；

B、有用功占总功的比例与单位时间内做功多少无关，故B错误；

C、省力多的机械的机械效率往往偏低，故C错误；

D、额外功在总功中所占比例越小，说明有用功在总功中所占的比例越大，机械效率就越高，故D正确；故选D．

【点睛】

①总功＝有用功+额外功；②有用功和总功的比值叫机械效率；③由机械效率的定义可知，机械效率的高低只与有用功在总功中所占的比例有关，与做功多少、功率大小无关．

3．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F1由150N逐渐变大

C．乙方式的有用功是180J

D．乙方式F2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F1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F2的功率。

【详解】

A、甲图，F1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 。

4．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W 1，机械效率为η1；用乙装置所做的总功为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W 1小于W 2,η1大于η2. 故选C.

5．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．

6．用如图所示的滑轮组拉动水平地面上重1000N的物体A，使物体A在4s内匀速前进了4m，物体A受到地面的摩擦力f=300N，所用拉力F=120N，忽略绳重、滑轮重及绳与滑轮间的摩擦．下列说法中正确的是

A．绳子自由端在4s内移动了8m B．物体A重力做功的功率为1000W

C．物体A克服摩擦力做的功为480J D．滑轮组的机械效率约为83.3%

【答案】D

【解析】

【详解】

A ．由题图可知，承担物体拉力的绳子的股数n =3，因此物体A 在4s 内匀速前进了4m ，则 绳子自由端在4s 内移动了s 绳子=3×4m=12m 。故A 错误。

B ．物体在重力方向上没有做功，所以物体A 重力做功的功率为0，故B 错误。

C ．物体A 克服摩擦力做的功W 有用=fs =300N×4m=1200J ，故C 错误。

D ．由题可知：物体A 克服摩擦力做的功W 有用=fs =300N×4m=1200J ，拉力F 所做的总功W 总=Fs 绳子=120N×12m=1440J ，所以滑轮组的机械效率

00001200J

10010083.3%1440J

W W η=

?=

?≈有用总

， 故D 正确为答案。

7．如图用同一滑轮组分别将两个不同的物体A 和B 匀速提升相同的高度，不计绳重和摩擦的影响，提升A 的过程滑轮组的机械效率较大，则下列判断正确的是①A 物体比B 物体轻 ②提升A 的拉力较大 ③提升A 所做的额外功较少 ④提升A 做的有用功较多

A ．只有①③

B ．只有②④

C ．只有②③

D ．只有①④

【答案】B 【解析】 【详解】

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 知，提升A 和B 所做额外功相同，不计绳重与摩擦的影响，滑轮组的机械效率：η=

W W 有

总=

W W W +有

有额

，额外功相同，提升A 物体时滑轮

组的机械效率较大，所以提升A 物体所做的有用功较大，由于提升物体高度一样，所以A 物体较重，提升A 物体用的拉力较大，故ACD 错误，B 正确。

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：33

33

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：3333

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．如图所示，滑轮组的每个滑轮质量相同，用它们将重为G 1、G 2的货物提高相同的高度（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是

A．用同一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变

B．若G1＝G2，则甲的机械效率大于乙的机械效率

C．若G1＝G2，则拉力F1与F2所做的总功相等

D．若G1＝G2，则甲、乙滑轮组所做的额外功相等

【答案】B

【解析】

【分析】

（1）同一滑轮组提起重物不同时，所做的额外功相同，有用功不同，根据机械效率为有用功和总功的比值判断滑轮组机械效率是否变化；

（2）滑轮组所做的总功为克服物体的重力和动滑轮重力所做的功，根据W＝Gh比较两者所做总功之间的关系；

（3）滑轮组所做的有用功为克服物体重力所做的功，根据W＝Gh比较两者的大小，再根据机械效率为有用功和总功的比值比较两者机械效率之间的关系；

（4）根据W＝Gh比较有用功的大小．

【详解】

A．用同一个滑轮组提起不同的重物时，额外功不变，但有用功不同，有用功和总功的比值不同，则滑轮组的机械效率不同，故A错误；

BC．若G1=G2，且货物被提升的高度相同，根据W有=G物h可知，两滑轮组所做的有用功相等；

不计绳重和摩擦，拉力所做的总功为克服物体重力和动滑轮重力所做的功，因甲滑轮组只有1个动滑轮（即动滑轮重更小），所以由W总=（G物+G动）h可知，甲滑轮组做的总功

小于乙滑轮组做的总功，由

W

W

η=有

总

可知，甲滑轮组的机械效率高，故B正确，C错误；

D．两物体被提升的高度相同，动滑轮的重力不同，根据W=G动h可知，甲、乙滑轮组所做的额外功不相等，故D错误．

故选B．

【点睛】

涉及机械效率的问题时，关键是要清楚总功、有用功、额外功都在哪，特别要清楚额外功是对谁做的功，使用滑轮或滑轮组时，额外功为提高滑轮做的功、克服摩擦及绳子重做的功．

10．质量为60kg 的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼．已知工人在1min 内将货物匀速提高6m ，作用在钢绳的拉力为400N ，滑轮组的机械效率随货物重力的变化如图乙所示（机械中摩擦和绳重均不计）．下列说法正确的是

A ．作用在钢绳上的拉力的功率为400W

B ．动滑轮的重力为200N

C ．人对绳子的最大拉力为1000N

D ．该滑轮组的最大机械效率为83.3% 【答案】B 【解析】 【分析】

（1）由图可知，n=3，则绳端移动的距离s nh = ，利用W Fs = 求拉力做的功，再利用

W

P t

=

求拉力的功率； （2）由图乙可知，物重G=300N 时，滑轮组的机械效率η=60%，利用

=

33W Gh Gh G

W Fs F h F

η=

==有总

求拉力；因机械中摩擦力及绳重忽略不计，拉力1

3

F G G =+动（），据此求动滑轮重力；

（3）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力等于工人的重力； （4）利用1

3

F G G =+动（）求提升的最大物重，滑轮组的最大机械效率

()()

W G h G W G G h G G 有最大最大

大总最大动最大动η=

==++ . 【详解】

（1）由图可知，n=3，则绳端移动的距离：36m 18m s nh ==?= ， 拉力做的功：400N 18m 7200J W Fs ==?=总， 拉力的功率：7200J

120W 60s

W P t =

==总，故A 错；

（2）由图乙可知，物重G=300N 时，滑轮组的机械效率η=60%， 根据=

33W Gh Gh G W Fs F h F

η=

==有总

可得：拉力300N 500167N 3360%3G N

F η=

==≈?， 因机械中摩擦力及绳重忽略不计，则()1

3

F G G =+动， 所以，500

3N 200N 300N 3

G nF G =-=?

-=动 ，故B 正确； （3）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力：

60kg 10N/kg 600N F G mg ===?=人大 ，故C 错；

（4）由()1

3

F G G =

+动可得，提升的最大物重：3600N 200N 1600N G nF G =-=?-=大大动 ，

机械中摩擦和绳重均不计，则滑轮组的最大机械效率：

()()1600N

100%88.9%1600N 200N

W G h G W G G h G G 有最大最大大总最大动最大动η=

===?=+++，故D 错．

故选B ．

11．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。

12．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 ．

13．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．

14．用如图所示的滑轮组在10s 内将300N 的重物匀速提升3m ，已知动滑轮重30N ，不计绳重与摩擦，则

A ．利用滑轮组所做的有用功是450J

B ．绳子自由端移动的速度是0.9m/s

C ．拉力的功率是99W

D．滑轮组的机械效率是80%

【答案】C

【解析】

利用滑轮组所做的有用功：W有=Gh=300N×3m=900J，故A错误；拉力做的功：W总=（G+G

）h=（300N+30N）×3m=990J，拉力的功率：P=W/t=990W10s=99W，故C正确；滑轮组的动

机械效率：η=W有/W总×100%=900J/990J×100%≈90.9%，故D错误；由图可知，n=2，则绳端

移动的距离：s=nh=2×3m=6m，绳子自由端移动的速度：v=s/t=6m/10s=0.6m/s，故B错误，

故选C。

15．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。

16．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F1、F2、F3，它们的大小关系是

A．F1=F2=F3=G

B．F1＜F2＜F3＜G

C．F1＞F2＞F3＞G

D．F1＞F2=F3=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。

17．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．

18．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

【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

=G?l G，水平力F由B向A缓慢匀速推动木块，F支的力臂在增大，重力G及其力臂l G均不变，所以根据杠杆平衡条件可知，在整个过程中支持力在逐渐减小；由于支持力逐渐减小，且力的作用是相互的，所以可知杆对物体C的压力也逐渐减小，根据影响摩擦力大小的因素可知，C和木板间、C和地面间的摩擦力逐渐减小，拉力和摩擦力是平衡力，由力的平衡条件可知，水平拉力F也逐渐减小．

19．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。

20．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】

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．