简单机械经典例题经典

有用功与总功的比值减小，故 D 不符合题意．
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，
总×100%=6×104J/6.3×104J×100%≈95.2%，故 D 错误，故选 C．
2．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 W1，机械效率为1 ；用乙滑轮所做的总功率为 W2，机械效率为2 ，若不计绳
重与摩擦，则（ ）
A．W1＜W2，η1＞η2 B. W1=W2，η1＜η2
A．1s B．2s C．3 s D．4s 【答案】B 【解析】分析：（1）物体 A 在物体 B 的作用下向右做匀速直线运动，A 受到的摩擦力和挂 钩的拉力是一对平衡力，可求出摩擦力。 （2）拉动 A 向左运动，A 受到水平向左的拉力 F 和水平向右的摩擦力、挂钩的拉力三力平 衡，可求出拉力。 （3）利用滑轮组距离关系，B 移动的距离是 A 移动距离的 3 倍，求出 A 移动的距离，则拉
力所做的功为
，再利用
求出做功时间。
解答：不计滑轮与轴之间的摩擦、不计绳重和滑轮重，物体 A 在物体 B 的作用下向右做匀
速直线运动时，
。拉动 A 向左运动时，A 受到向右的拉力
不变，摩擦力的方向向右，此时受力如图：
；
，则
，因此拉力 F 做
功：
，所用时间为
。
故选：B。
【点睛】此题注意分析滑轮组的绳子段数，确定所使用的公式，做好受力分析是解题关
8．如图所示，一长为 L 的直杆可绕 O 点转动，杆下挂一所受重力为 G 的物块，刚开始直 杆与竖直方向夹角为 60º.为了安全下降物块，用一个始终水平向右且作用于直杆中点的拉 力 F，使直杆缓慢地转动到竖直位置（可以认为杠杆每一瞬间都处于平衡状态），则下列 说法正确的
A．拉力 F 的大小保持不变 衡力
13．如图，O 为拉杆式旅行箱的轮轴，OA 为拉杆．现在拉杆端点 A 处施加一竖直向上的力 F，使箱体从图示位置绕 O 点缓慢逆时针转至接近竖直位置．则力 F 的大小
的过程中，动力臂和阻力臂的比值不变，故动力 F1 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 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
简单机械经典例题经典
一、简单机械选择题
1．如图甲所示，是建筑工地上的塔式起重机示意图，它是通过电动机带动如图乙所示的滑 轮组起吊物料的．如果这个滑轮组把 6×103N 的重物在 10s 内匀速提升 l0m，绳索自由端的 拉力 F=2.1×103N，不计一切摩擦和绳重，则下列说法中正确的是
A．拉力做的功是 2.1×104J
力做功的功率是：P=W 总/t=6.3×104N/10s=6.3×103 W，故 B 错误；若不计绳重和摩擦，则由
F=（G+G 动）/n 可知，动滑轮的总重是：G 动 =nF-G=3×2.1×103 N-6×103 N=300N，故 C 正
确；拉力做的有用功是：W 有=Gh=6×103 N×10m=6×104 J，滑轮组的机械效率是：η=W 有/W
W t
F2 s绳 t
F2v绳
120N 0.03m / s 3.6W
，故 D 正确。
故选 D。
5．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，
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 F1=150N；由图乙可知，n=3，不计绳重
和摩擦，则
F2
1 (G 3
G动)
1 (300N 3
60N )
120N
，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
【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
W G h 1 GL ，故 C 正确； 2
D．当杠杆转到竖直位置时，阻力臂为 0，杠杆为省力杠杆，故 D 错误。
9．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Leabharlann 臂为 8cmB．该杠杆为费力杠杆
C．该杠杆的阻力大小为 0.5N 【答案】B
D．动力 F 的大小为1.5N
【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 OA= 1 ×4×2cm=4cm，故 22
A 错误；
B、阻力臂 OB，3×2cm=6cm＞ 1 OA，即阻力臂大于动力臂，该杠杆为费力杠杆，故 B 正 2
3．物体做匀速直线运动，拉力 F=60N，不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，则物体受到的 摩擦力是
A．60 N B．120 N C．20 N D．180 N 【答案】D 【解析】 【分析】
分析滑轮组的动滑轮绕绳子的段数，不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，根据
得到
物体受到的摩擦力。
【详解】
从图中得到动滑轮上的绳子段数为 3，不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，物体受到的摩
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 OA，代入数据，2N×8cm=F×4cm，解得， 2
F=4N，故 D 错误。
10．如图所示的装置中,物体 A 重 100N,物体 B 重 10N,在物体 B 的作用下,物体 A 在水平 面，上做匀速直线运动，如果在物体 A 上加一个水平向左的拉力 F,拉力的功率为 30W，使 物体 B 匀速上升 3m 所用的时间为（不计滑轮与轴之间的摩擦，不计绳重）
η=
==
==
≈83.3%．
7．如图为工人用力撬起石头的情景，小亮在图中画出了四个作用于硬棒上的力，其中能正 确表示工人左手施力且最省力的是（ ）
A．F1 【答案】C
B．F2
C．F3
D．F4
【解析】
解答： 因为由图可知,四个力中 F3 的力臂最长，所以根据杆杆平衡条件可知，最省力的是
沿 F3 方向．故选 C.
B．拉力 F 的功率是 2.1×103W
C．该滑轮组的动滑轮共重 300N
D．该滑轮组的机械效率是 80%
【答案】C
【解析】
由图乙知道，滑轮组绳子的有效股数是 n=3，即绳子自由端移动的距离是：
s=3h=3×10m=30m，所以拉力做的功是：W 总=Fs=2.1×103 N×30m=6.3×104 J，故 A 错误；拉
小于乙滑轮组做的总功，由 W有 可知，甲滑轮组的机械效率高，故 B 正确，C 错误； W总
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．
C．W1＞W2 , 1 ＜2 D．W1=W2 , 1 =2
【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有 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 W总
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 W1<W2,η1>η2.故选 C.
B．拉力 F 和物块重力 G 是一对平
C．这个过程中物块重力所做的功为 1 GL 2
杠杆
D．这个过程中直杆一直都是费力
【答案】C 【解析】
【详解】
A．由图知，杠杆由与竖直方向成 60°角逐渐转到竖直位置时，由于拉力始终水平，所以 其力臂逐渐变大；物体对杠杆拉力为阻力，转动过程中阻力臂逐渐变小；由杠杆平衡条件
键。