(物理)初中物理简单机械专项小结(解析版)

（物理）初中物理简单机械专项小结（解析版）一、选择题1．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40WB．物体在水中受到的浮力为320NC．物体的体积为8×10-3m3D．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。

2．下列说法中正确的是A．机械效率越高，机械做功一定越快B．做功越多的机械，机械效率一定越高C．做功越快的机械，功率一定越大D．功率越大的机械做功一定越多【答案】C【解析】机械效率越高，表示有用功与总功的比值越大，功率表示做功快慢，功率越大，机械做功一定越快．机械效率与功率没有关系，故A错误．做功越多的机械，有用功与总功的比值不一定大，机械效率不一定高，故B错误．功率是表示做功快慢的物理量，做功越快的机械，功率一定越大，故C正确，符合题意为答案．功等于功率与时间的乘积，时间不确定，所以功率越大的机械做功不一定越多，故D 错误．3．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．（332.710/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20ND ．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：33332.71102.710/mkg V m kg mρ-===⨯⨯实， 由杠杆平衡的条件可得：F A ×OA=F B ×OB ，23.571A 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：333320210110/10/F N V m g kg m N kgρ-===⨯⨯⨯浮排水， 铝球的体积：333322210410V V m m --==⨯⨯=⨯球排，则空心部分的体积：433333410110310V 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．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，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 NB．G为9 N，弹簧秤读数为10 NC．G为10 N，弹簧秤读数为5 ND．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．6．在斜面上将一个质量为5kg的物体匀速拉到高处，如图所示，沿斜面向上的拉力为40N，斜面长2m、高1m.（g取10N/kg）.下列说法正确的是（）A．物体沿斜面匀速上升时，拉力大小等于摩擦力B．做的有用功是5JC．此斜面的机械效率为62.5%D．物体受到的摩擦力大小为10N【答案】C【解析】A. 沿斜面向上拉物体时，物体受重力、支持力、摩擦力和拉力四个力的作用，故A错误；B. 所做的有用功：W有用＝Gh＝mgh＝5kg×10N/kg×1m＝50J，故B错误；C. 拉力F对物体做的总功：W总＝Fs＝40N×2m＝80J；斜面的机械效率为：η＝WW有用总×100%＝50J80J×100%＝62.5%，故C正确；D. 克服摩擦力所做的额外功：W额＝W总−W有＝80J−50J＝30J，由W额＝fs可得,物体受到的摩擦力：f＝sW额＝30J2m＝15N，故D错误．故选C.点睛：（1）对物体进行受力分析，受重力、支持力、摩擦力和拉力；（2）已知物体的重力和提升的高度（斜面高），根据公式W＝Gh可求重力做功，即提升物体所做的有用功；（3）求出了有用功和总功，可利用公式η＝WW有用总计算出机械效率；（4）总功减去有用功即为克服摩擦力所做的额外功，根据W额＝fs求出物体所受斜面的摩擦力．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=12 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 =13G ； D ．此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子由2股，则F =12G ． 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．物理兴趣小组用两个相同滑轮分别组成滑轮组匀速提起质量相同的物体，滑轮的质量比物体的质量小，若不计绳重及摩擦，提升重物的高度一样，对比如图所示甲、乙两滑轮组，下列说法正确的是A ．甲更省力，甲的机械效率大B ．乙更省力，乙的机械效率大C ．乙更省力，甲、乙机械效率一样大D ．甲更省力，甲、乙机械效率一样大 【答案】D 【解析】 【分析】（1）由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n ，则绳子自由端移动的距离s=nh ，1F G nG =+动（）；（2）把相同的重物匀速提升相同的高度，做的有用功相同；不计绳重及摩擦，利用相同的滑轮和绳子、提升相同的高度，做额外功相同；而总功等于有用功加上额外功，可知利用滑轮组做的总功相同，再根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系． 【详解】（1）不计绳重及摩擦，拉力1F G nG =+动（），由图知，n 甲=3，n 乙=2， 所以F 甲<F 乙，甲图省力；（2）由题知，动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同；根据W 额=G 轮h 、W 有用=G 物h ，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同， 由100%=⨯有用总W W η可知，两滑轮组的机械效率相同． 故选D ．9．如图所示，用一滑轮组在5s 内将一重为200N 的物体向上匀速提起2m ，不计动滑轮及绳自重，忽略摩擦。

则A ．物体上升的速度是2.5m/sB ．拉力F 大小为400NC ．拉力F 的功率为40WD ．拉力F 的功率为80W【答案】D 【解析】 【详解】 A ．由sv t=得体的速度： 2m 0.4m s 5sh v t === 故A 项不符合题意；B ．图可知，绳子段数为2n =，不计动滑轮及绳自重，忽略摩擦，则拉力：11200N 100N 22F G ==⨯=故B 项不符合题意； CD ．绳子自由端移动的速度：220.4m s 0.8m s v v ==⨯=绳物拉力F 的功率：100N 0.8m s 80W W Fs P Fv t t====⨯= 故C 项不符合题意，D 项符合题意。

10．如图所示，斜面长3m ，高0.6m ，建筑工人用绳子在6s 内将重500N 的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是150N （忽略绳子的重力）．则下列说法正确的是A ．斜面上的摩擦力是50NB ．拉力的功率是50WC ．拉力所做的功是300JD ．斜面的机械效率是80%【答案】A 【解析】 【分析】（1）利用W ＝Fs 计算该过程拉力F 做的功；利用W 有＝Gh 求出有用功，利用W 额＝W 总﹣W 有求出额外功，然后利用W 额＝fs 计算货物箱在斜面上受的摩擦力大小；（2）利用P＝Wt 求拉力做功功率；（3）由η＝ W W 有总求斜面的机械效率．【详解】AC.拉力F 做的功：W 总＝Fs ＝150N×3m ＝450J ；有用功：W 有用＝Gh ＝500N×0.6m ＝300J ，额外功：W 额＝W 总﹣W 有用＝450J ﹣300J ＝150J ，由W 额＝fs 可得，物体在斜面上受到的摩擦力：f ＝W s额 ＝1503J m ＝50N ，故A 正确、C 错误；B.拉力的功率：P ＝W t总 ＝4506Js ＝75W ，故B 错；D.斜面的机械效率：η＝ 300450W JW J有总＝×100%≈66.7%，故D 错误．故选A ．11．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400WB ．动滑轮的重力为200NC ．人对绳子的最大拉力为1000ND ．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WP 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 GW Fs F h Fη===有总求拉力；因机械中摩擦力及绳重忽略不计，拉力13F 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13F 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：7200J120W 60sW 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 Fη===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()13F G G =+动， 所以，5003N 200N 300N 3G 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()13F 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：()()1600N100%88.9%1600N 200NW 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 ．12．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。