简单机械测试卷(含答案)

简单机械测试卷（含答案）

一、选择题

1．将一个重为4.5N的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端（如图所示），斜面长1.2m，高0.4m，斜面对物体的摩擦力为0.3N（物体大小可忽略）．则下列说法正确的是

A．沿斜面向上的拉力0.3N B．有用功0.36J，机械效率20%

C．有用功1.8J，机械效率20% D．总功2.16J，机械效率83.3%

【答案】D

【解析】

试题分析：由题意知：物重G=4.5N，高h=0.4m，斜面长L=1.2m，受到的摩擦力f=0.3N，则所做的有用功W有=Gh=4.5N×0.4m=1.8J，所做的额外功W额=fL=0.3N×1.2m=0.36J．故总功为W总=W有+W额=1.8J+0.36J=2.16J，机械效率η=W有/W总=1.8J/2.16J=83.3%．故选项D是正确的．

【考点定位】功、机械效率的相关计算．

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】

【详解】

A．由图可知，n=3，不计摩擦及绳重，拉力：

F=1

3

（G+G动）=

1

3

×（140N+10N）=50N，故A错误；

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：η=

W W 有用总

×100%=

280J

300J

×100%≈93.3%，故C 正确。 D ． 提升200N 重物时，重物重力增加，据η=W W 有用总=Gh Gh G h +动=G G G +动

可知滑轮组机械效率变大，故D 错误。

3．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 ．

4．如图，小明分别用甲、乙两滑轮把同一沙桶从1楼地面缓慢地提到2楼地面，用甲滑轮所做的功为W 1，机械效率为1η；用乙滑轮所做的总功率为W 2，机械效率为2η，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 , 1η＜2η D ．W 1=W 2 , 1η=2η 【答案】A

【解析】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η＝W

W

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W1η2.故选C.

5．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．

6．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%．

7．如图所示，杠杆处于平衡状态且刻度均匀，各钩码质量相等，如果在杠杆两侧各减少一个钩码，杠杆会（）

A．左端下沉B．右端下沉

C．杠杆仍然平衡D．无法判断

【答案】B

【解析】

【详解】

设一个钩码重为G，一格的长度为L，原来：3G×4L=4G×3L，杠杆平衡；在杠杆两侧挂钩码处各减少一个质量相等的钩码，现在：2G×4L<3G×3L，所以杠杆不再平衡，杠杆向顺时针方向转动，即右端下沉。故ACD错误，B正确。

8．轻质杠杆AB可绕中点O自由转动，现在其A端和B端分别施以大小相等的力F1和

F2，它们的方向如图所示，则下列说法中正确的是

A．杠杆会沿顺时针方向转动

B．杠杆会沿逆时针方向转动

C．杠杆会保持平衡

D．无法判读杠杆转动方向

【答案】A

【解析】

【详解】

由图知道，O为杠杆的支点，分别从O点向两力的作用线作垂线交两力的作用线于点C、D，则力F1和F2的力臂分别为OC、OD，如下图所示：

因OA=OB，由几何知识知道，

故OC＜OD

又因为F1和F2的大小相等，由平衡条件知道，力与力臂乘积的大小关系是：

F1×OC＜F2×OD，

所以，杠杆不能平衡，杠杆会沿顺时针方向转动，即只有A正确。

9．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①③B．只有②④

C．只有②③D．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。

10．如图所示，用三个滑轮分别拉同一个物体，沿同一水平面做匀速直线运动，所用的拉力分别是F1、F2、F3，比较它们的大小应是（）

A．F1＞F2＞F3B．F1＜F2＜F3C．F2＞F1＞F3D．F2＜F1＜F3

【答案】D

【解析】

【详解】

设物块与地面的摩擦力为f，

第一个图中滑轮为定滑轮，因为使用定滑轮不省力，所以F1=f；

第二个图中滑轮为动滑轮，因为动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,使用动滑轮能省

一半力．所以F2=1

2

f；

第三个图中滑轮为动滑轮，但F3处作用在动滑轮上，此时动力臂是阻力臂的二分之一，所以要费力即F3=2f；

故F2

11．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。

12．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．

13．室内垃圾桶平时桶盖关闭不使垃圾散发异味，使用时用脚踩踏板，桶盖开启．根据室内垃圾桶的结构示意图可确定：（）

A．桶中只有一个杠杆在起作用，且为省力杠杆

B．桶中只有一个杠杆在起作用，且为费力杠杆

C．桶中有两个杠杆在起作用，用都是省力杠杆

D．桶中有两个杠杆在起作用，一个是省力杠杆，一个是费力杠杆

【答案】D

【解析】

图中的垃圾桶有两个杠杆，DEF为一个杠杆，动力臂大于阻力臂属于省力杠杆；ABC为另一个杠杆，动力臂小于阻力臂属于费力杠杆，故答案选D．

点睛：本题考查杠杆的分类，难点是如何从生活中的工具中抽象出杠杆，解题方法是判断省力费力杠杆时从动力臂和阻力臂的大小入手．

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

动

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

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，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）21l

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】 【详解】

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。

16．用一个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组竖直向上提升物体A ，要求滑轮的个数要用完（未画出），实验中，拉力F 随时间t 变化的关系如图甲所示，物体A 上升的速度v 随

时间变化的关系如图乙所示，不计绳重和摩擦，在1～2s 内，滑轮组的机械效率为80%，则下列判断中正确的是

A ．物体A 的重为1500N

B ．动滑轮的重为400N

C ．物体A 从静止开始上升1s 后，拉力的功率为500W

D ．若将物体A 换成重为900N 的物体B ，则在匀速提升物体B 的过程中，滑轮组的机械效率将变为75% 【答案】D 【解析】 【详解】

用一个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组竖直向上提升物体A ，要求滑轮的个数要用完，则承担物重和动滑轮重的绳子段数为3，如图所示：

A 、已知在1s ～2s 内，滑轮组的机械效率为80%， 由甲图可知，在1～2s 内拉力500N F =，由W Gh G

W nFh nF

η=

==有用总可得物体A 的重：3?3500N 80%1200N A G F η==??=，故A 错误；

B 、不计绳重和摩擦，根据1

F G G n

=+物动（）得动滑轮的重：

33500N 1200N 300N A G F G =-=?-=动，故B 错误；

C 、由甲图知，1s 后的拉力F=500N ，由乙图可知1s 后物体的速度1m/s v 物=，则绳子自由端移动的速度：331m/s 3m/s v v 绳物==?=，所以拉力F 的功率：

500N 3m/s 1500W P Fv 绳==?=；故C 错误；

D 、若将重物A 的重力减小为900N ，由于滑轮组不变，不计绳重和摩擦，此时滑轮组的机械效率：()900N

100%75%900N 300N

W Gh G W G G G G h η====?=+++有用总动动，故D 正确；

故选D．

【点睛】

重点是滑轮组中功和及效率的计算，首先应根据第一次做功的额外功或拉力的关系求出动滑轮的重，再利用效率的公式计算第二次的机械效率．另外在不计摩擦和绳重时，牢记效

率的两个思路：一是

W Gh G

W nFh nF

η===

有用

总

，二是()

W Gh G

W G G

G G h

η===

+

+

有用

总动

动

．

17．一均匀木板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，恰好使木块水平放置，如图所示，现有水平力F由A向B缓慢匀速推动，在推动过程中，推力F将

A．逐渐增大B．逐渐减小

C．大小不变D．先增加后减小

【答案】A

【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，重力的力臂为l G，支持力的力臂为l 支

，根据杠杆平衡条件可得：F支l支=Gl G，水平力F由A向B缓慢匀速推动木块，F支的力臂在减小，重力G及其力臂l G均不变，根据杠杆平衡条件可知，在整个过程中支持力在逐渐增大；由于支持力逐渐变大，且力的作用是相互的，所以可知杆对物体C的压力也逐渐变大，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增大，木块C匀速运动，受到推力和摩擦力是平衡力，推力大小等于摩擦力大小，由力的平衡条件可知，水平推力F也逐渐增大，故A符合题意，BCD不符合题意。

18．下列几种方法中，可以提高机械效率的是

A．有用功一定，增大额外功B．额外功一定，增大有用功

C．有用功一定，增大总功D．总功一定，增大额外功

【答案】B

【解析】

【详解】

A．机械效率是有用功和总功的比值，总功等于有用功和额外功之和，所以有用功一定，增大额外功时，总功增大，因此有用功与总功的比值减小，故A不符合题意；

B．额外功不变，增大有用功，总功变大，因此有用功与总功的比值将增大，故B符合题意；

C．有用功不变，总功增大，则有用功与总功的比值减小，故C不符合题意；

D．因为总功等于有用功和额外功之和，所以总功一定，增大额外功，有用功将减小，则

有用功与总功的比值减小，故D不符合题意．

19．用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，在绳自由端用大小分别为F1和F2的拉力，将相同的物体匀速提升相同的高度。若不计绳重和摩擦，下列说法不正确的是（）

A．F1大于F2

B．F1和F2做的功一定相等

C．甲、乙的机械效率不相等

D．绳子自由端移动的距离不相等，物体运动时间可能相等

【答案】C

【解析】

【详解】

A．不计绳重及摩擦，因为拉力：

F=（G物+G轮）/n，n1=2，n2=3，

所以绳子受的拉力：

F1 =（G物+G轮）/2，F2=（G物+G轮）/3，

所以

F1 ＞F2，

故A正确；

B．不计绳重及摩擦，拉力做的功：

W1 =F1s1=（G物+G轮）/2×2h=（G物+G轮）h

W2=F2s2=（G物+G轮）/3×3h=（G物+G轮）h

所以

W1=W2，

故B正确。

C．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，因为

η=W有用/W总，

所以滑轮组的机械效率相同，故C错误；

D．因为绳子自由端移动的距离

s=nh，n1=2，n2=3，

提升物体的高度h相同，所以

s1 =2h，s2 =3h，

所以

s1≠s2，

故D正确；

20．工人师傅利用如图所示的两种方式，将均为300N的货物从图示位置向上缓慢提升一段距离．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．乙方式机械效率约为83.3% D．乙方式F2的功率为3W

【答案】C

【解析】

试题分析：由甲图可知，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F1=150N；由图乙可知，n=3，不计绳重和摩擦，则F2=G+G动）/3=（300N+60N）/3=120N，故A错误；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F1 的大小不变，故B错误；不计绳重和摩擦，则乙方式机械效率为：η=W有/W

总=W

有

/W

有

+W

额

=Gh/Gh+G

轮

h=G/G+G

轮

=300N/300N+60N=83.3%，故C正确；乙方式中

F2=120N，绳子的自由端的速度为v绳=0.01m/s×3=0.03m/s，则乙方式F2的功率为：P=F2 v绳=120N×0.03m/s=3.6W，故D错误，故选C．

考点：杠杆的平衡条件；滑轮（组）的机械效率；功率的计算