《簡單機械》單元測試題(含答案)一、簡單機械選擇題1．如圖所示,用滑輪組提升重物時,重200N的物體在5s內勻速上升了1m.已知拉繩子的力F為120N,如果不計繩重及摩擦,則提升重物的過程中A．繩子自由端被拉下3mB．拉力F做的功為200JC．滑輪組的機械效率是83.3%D．拉力F的功率是40W【答案】C【解析】【詳解】A、物重由兩段繩子承擔，因此，當物體提升1m時，繩子的自由端應被拉下2m，故A錯誤；B、拉力為120N，繩子的自由端應被拉下2m，則拉力做功為：，故B錯誤；C、滑輪組的機械效率，故C正確；D、拉力F的功率，故D錯誤．故選C．【點睛】涉及機械效率的問題時，關鍵是要清楚總功、有用功、額外功都在哪，特別要清楚額外功是對誰做的功，弄清楚這些功后，求效率和功率就顯得簡單了。2．如圖是抽水馬桶水箱進水自動控制的結構原理圖，為一可繞固定點轉動的輕質杠桿，已知，端用細線掛一空心鋁球，質量為．當鋁球一半體積浸在水中，在端施加的豎直向下的拉力時，杠桿恰好在水平位置平衡．（，）下列結果正確的是A．該鋁球空心部分的體積為B．該鋁球的體積為C．該鋁球受到的浮力為D．該鋁球受到的浮力為【答案】C【解析】【分析】根據密度的公式得到鋁球實心部分的體積，根據杠桿的平衡條件得到A端的拉力，鋁球在水中受到的浮力等于重力減去A端的拉力，根據阿基米德原理求出排開水的體積，從而得出球的體積，球的體積減去實心部分的體積得到空心部分的體積．【詳解】鋁球實心部分的體積：，由杠桿平衡的條件可得：FA×OA=FB×OB，，鋁球受到的浮力：，鋁球排開水的體積：，鋁球的體積：，則空心部分的體積：．【點睛】本題考查杠桿和浮力的題目，解決本題的關鍵知道杠桿的平衡條件和阿基米德原理的公式．3．如圖所示，用滑輪組在4s內將重為140N的物體勻速提升2m，若動滑輪重10N，石計滑輪與軸之間的摩擦及繩重。則在此過程中，下列說法正確的是A．拉力F為75NB．繩子自由端向上移動了4mC．滑輪組的機械效率約為93.3%D．提升200N重物時，滑輪組機械效率不變【答案】C【解析】【詳解】A．由圖可知，n=3，不計摩擦及繩重，拉力：F=（G+G動）=×（140N+10N）=50N，故A錯誤；B．則繩端移動的距離：s=3h=3×2m=6m，故B錯誤；C．拉力做功：W總=Fs=50N×6m=300J，有用功：W有用=Gh=140N×2m=280J，滑輪組的機械效率：=×100%=×100%≈93.3%，故C正確。D．提升200N重物時，重物重力增加，據===可知滑輪組機械效率變大，故D錯誤。4．物體做勻速直線運動，拉力F=60N，不計滑輪間的摩擦和動滑輪的自重，則物體受到的摩擦力是A．60NB．120NC．20ND．180N【答案】D【解析】【分析】分析滑輪組的動滑輪繞繩子的段數，不計滑輪間的摩擦和動滑輪的自重，根據得到物體受到的摩擦力?！驹斀狻繌膱D中得到動滑輪上的繩子段數為3，不計滑輪間的摩擦和動滑輪的自重，物體受到的摩擦力：f=3F=3×60N=180N。故選D。【點睛】本題考查滑輪組的特點，解決本題的關鍵要明確纏繞在動滑輪上的繩子的段數。5．下列幾種方法中，可以提高機械效率的是A．有用功一定，增大額外功 B．額外功一定，增大有用功C．有用功一定，增大總功 D．總功一定，增大額外功【答案】B【解析】【詳解】A．機械效率是有用功和總功的比值，總功等于有用功和額外功之和，所以有用功一定，增大額外功時，總功增大，因此有用功與總功的比值減小，故A不符合題意；B．額外功不變，增大有用功，總功變大，因此有用功與總功的比值將增大，故B符合題意；C．有用功不變，總功增大，則有用功與總功的比值減小，故C不符合題意；D．因為總功等于有用功和額外功之和，所以總功一定，增大額外功，有用功將減小，則有用功與總功的比值減小，故D不符合題意．6．山區里的挑夫挑著物體上山時，行走的路線呈“S”形，目的是A．加快上山時的速度B．省力C．減小對物體的做功D．工作中養成的生活習慣【答案】B【解析】斜面也是一種簡單機械，使用斜面的好處是可以省力．挑物體上山，其實就是斜面的應用，走S形的路線，增加了斜面的長，而斜面越長，越省力，所以是為了省力．故選B．7．用圖中裝置勻速提升重為100N的物體，手的拉力為60N，滑輪的機械效率為（）A．16.7% B．20% C．83.3% D．100%【答案】C【解析】【詳解】由圖可知，提升重物時滑輪的位置跟被拉動的物體一起運動，則該滑輪為動滑輪；∴拉力移動的距離s=2h，η=====≈83.3%．8．為了將放置在水平地面上重為100N的物體提升一定高度，設置了如圖甲所示的滑輪組裝置。當用如圖乙所示隨時間變化的豎直向下的拉力F拉繩時，物體的速度v和物體上升的高度h隨時間變化的關系分別如圖丙和丁所示。（不計繩重和繩與輪之間的摩擦）。下列計算結果不正確的是A．0s～1s內，地面對物體的支持力大于10NB．1s～2s內，物體在做加速運動C．2s～3s內，拉力F的功率是100WD．2s～3s內，滑輪組的機械效率是83.33%【答案】C【解析】【詳解】（1）由圖乙可知,在0～1s內,拉力F＝30N.取動滑輪和重物為研究對象,受到向下的重力G和G動,向上的支持力F支,及三根繩子向上的拉力F′作用，處于靜止狀態；地面對重物的支持力F支＝G?F′＝G?3F拉+G動＝100N?3×30N+G動＝G動+10N10N，故A正確；（2）由圖丙可知，1s～2s內，物體在做加速運動，故B正確；（3）由圖可知在2～3s內,重物做勻速運動,v3＝2.50m/s,拉力F3＝40N，因為從動滑輪上直接引出的繩子股數（承擔物重的繩子股數）n＝3，所以拉力F的作用點下降的速度v′3＝3v3＝3×2.50m/s＝7.5m/s，拉力做功功率（總功率）:P總＝F3v′3＝40N×7.5m/s＝300W，故C錯誤；滑輪組的機械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%83.33%，故D正確。故選C.【點睛】由滑輪組的結構可以看出，承擔物重的繩子股數n＝3，則拉力F移動的距離s＝3h．（1）已知滑輪組繩子的段數n和拉力F拉，物體靜止，設滑輪組對物體的拉力F′，其關系為F拉＝（F′+G動）；地面對物體的支持力等于物體對地面的壓力，等于物體的重力G減去整個滑輪組對物體的拉力F′；（2）由F-t圖象得出在1～2s內的拉力F，由h-t圖象得出重物上升的高度，求出拉力F的作用點下降的距離，利用W＝Fs求此時拉力做功．（3）由F-t圖象得出在2～3s內的拉力F，由v-t圖象得出重物上升的速度，求出拉力F的作用點下降的速度，利用P＝Fv求拉力做功功率，知道拉力F和物重G大小，以及S與h的關系，利用效率求滑輪組的機械效率．9．如圖所示，一長為L的直桿可繞O點轉動，桿下掛一所受重力為G的物塊，剛開始直桿與豎直方向夾角為60o.為了安全下降物塊，用一個始終水平向右且作用于直桿中點的拉力F，使直桿緩慢地轉動到豎直位置（可以認為杠桿每一瞬間都處于平衡狀態），則下列說法正確的A．拉力F的大小保持不變 B．拉力F和物塊重力G是一對平衡力C．這個過程中物塊重力所做的功為 D．這個過程中直桿一直都是費力杠桿【答案】C【解析】【詳解】A．由圖知，杠桿由與豎直方向成60°角逐漸轉到豎直位置時，由于拉力始終水平，所以其力臂逐漸變大；物體對杠桿拉力為阻力，轉動過程中阻力臂逐漸變?。挥筛軛U平衡條件可知拉力F逐漸變小，故A錯誤；B．拉力F和物塊重力大小不等、不一條直線上，不作用在一個物體上，所以不是一對平衡力，故B錯誤；C．杠桿由與豎直方向成60°角時，杠桿右端高度，轉到豎直位置時杠桿下端高度降到L處，所以物體下降高度，所以物體重力做功，故C正確；D．當杠桿轉到豎直位置時，阻力臂為0，杠桿為省力杠桿，故D錯誤。10．在不計繩重和摩擦的情況下利用如圖所示的甲、乙兩裝置分別用力把相同的物體勻速提升相同的高度．若用η甲、η乙表示甲、乙兩裝置的機械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功，則下列說法中正確的是A．η甲＝η乙，W甲＝W乙B．η甲＞η乙，W甲＞W乙C．η甲＜η乙，W甲＜W乙D．η甲＞η乙，W甲＜W乙【答案】A【解析】【詳解】物體升高的高度和物體重力都相同，根據公式W=Gh可知做的有用功相同；由圖可知，動滑輪個數相同，即動滑輪重力相同，提升的高度相同，不計繩重和摩擦,則拉力做的額外功相同．有用功相同、額外功相同，則總功相同，即W甲＝W乙．根據η=可知，機械效率相同，即η甲＝η乙．故A符合題意．11．下列關于功、功率、機械效率的說法中正確的是A．機械效率越大，做的有用功一定越多B．功率越大，做功越快C．有力作用在物體上，力一定對物體做了功D．功率小，機械效率也一定低【答案】B【解析】【詳解】A．因為機械效率是有用功與總功的比值，所以機械效率越大，做的有用功不一定越多，故A錯誤；B．功率是表示做功快慢的物理量，功率越大，做功越快，故B正確；C．有力作用在物體上，物體力的方向上沒有移動距離，力不做功，故C錯誤；D．機械效率是有用功與總功的比值，與功率的大小無關，故D錯誤．12．如圖所示，用一滑輪組在5s內將一重為200N的物體向上勻速提起2m，不計動滑輪及繩自重，忽略摩擦。則A．物體上升的速度是2.5m/s B．拉力F大小為400NC．拉力F的功率為40W D．拉力F的功率為80W【答案】D【解析】【詳解】A．由得體的速度：故A項不符合題意；B．圖可知，繩子段數為，不計動滑輪及繩自重，忽略摩擦，則拉力：故B項不符合題意；CD．繩子自由端移動的速度：拉力F的功率：故C項不符合題意，D項符合題意。13．下列杠桿中屬于費力杠桿的是A．B．C．D．【答案】C【解析】【詳解】A、剪刀在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故A錯誤；B、起子在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故B錯誤．C、如圖的鑷子在使用過程中，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿，故C正確；D、鋼絲鉗在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故D錯誤；故選B．【點睛】重點是杠桿的分類，即動力臂大于阻力臂時，為省力杠桿；動力臂小于阻力臂時，為費力杠桿，但省力杠桿費距離，費力杠桿省距離。14．如圖所示，一直桿可繞O點轉動，杠桿下端掛一重物，為了提高重物，用一個始終跟杠桿垂直的力使杠桿由豎直位置慢慢轉到水平位置，在這個過程中直桿A．始終是省力杠桿 B．始終是費力杠桿C．先是省力的，后是費力的 D．先是費力的，后是省力的【答案】C【解析】【詳解】由圖可知動力F1的力臂始終保持不變，物體的重力G始終大小不變，在杠桿從豎直位置向水平位置轉動的過程中，重力的力臂逐漸增大，在L2＜L1之前杠桿是省力杠桿，在L2＞L1之后，杠桿變為費力杠桿．15．如圖所示，斜面長3m，高0.6m，建筑工人用繩子在6s內將重500N的物體從其底端沿斜面向上勻速拉到頂端，拉力是150N（忽略繩子的重力）．則下列說法正確的是A．斜面上的摩擦力是50N B．拉力的功率是50WC．拉力所做的功是300J D．斜面的機械效率是80%【答案】A【解析】【分析】（1）利用W＝Fs計算該過程拉力F做的功；利用W有＝Gh求出有用功，利用W額＝W總﹣W有求出額外功，然后利用W額＝fs計算貨物箱在斜面上受的摩擦力大?。唬?）利用P＝求拉力做功功率；（3）由η＝求斜面的機械效率．【詳解】AC.拉力F做的功：W總＝Fs＝150N×3m＝450J；有用功：W有用＝Gh＝500N×0.6m＝300J，額外功：W額＝W總﹣W有用＝450J﹣300J＝150J，由W額＝fs可得，物體在斜面上受到的摩擦力：f＝＝＝50N，故A正確、C錯誤；B.拉力的功率：P＝＝＝75W，故B錯；D.斜面的機械效率：η＝×100%66.7%，故D錯誤．故選A．16．騎自行車上一個陡坡時，有經驗的同學會沿S型路線騎行，他這樣做是為了（）A．縮短上坡過程中所走的路程 B．減少上坡過程中所做的功C．減小上坡過程中所施加的力 D．縮短上坡過程中所用的時間【答案】C【解析】【詳解】A．上坡時，自行車上升的高度不變，走S形路線所走的路線較長，A不符合題意．B．使用任何機械都不省功，B不符合題意．C．上坡時，走S形路線所走的路線較長，相當于增長了斜面的長度，斜面越長越省力．C符合題意．D．速度一定，走S形路線所走的路線較長，所用的時間較長．D不符合題意．17．下圖是使用簡單機械勻速提升同一物體的四種方式（不計機械重和摩擦），其中所需動力最小的是（）A． B．C． D．【答案】D【解析】【詳解】在A的斜面中，存在F1×4m=G×2m，故F1=；在B的滑輪組中，n=3，故F2=；在C的定滑輪中，不省力，故F3=G；在D的杠桿中，存在F4×4l=G×l，故F4=；可見所需動力最小的是D．18．為探究動滑輪和定滑輪的特點，設計如下兩種方式拉升重物，下面關于探究的做法和認識正確的是（）A．用動滑輪提升重物上升h高度，測力計也上升h高度B．若拉升同一物體上升相同高度，用動滑輪拉力更小，且做功更少C．減小動滑輪質量可以提高動滑輪的機械效率D．若用定滑輪拉重物，當拉力豎直向下最省力【答案】C【解析】【詳解】A．用動滑輪提升重物上升h高度，因為有兩段繩子承重，所以測力計上升2h高度，故A錯誤；B．拉升同一物體上升相同高度，用動滑輪時是否省力還取決于動滑輪的重和摩擦力的大小，而因為要提起動滑輪做功，故做功較多，故B錯誤；C．減小動滑輪質量，可以減小額外功，根據可知，可以提高動滑輪的機械效率，故C正確．D．用定滑輪拉重物，拉力的力臂為滑輪的半徑，所以向各個方向的拉力都相等，故D錯誤．【點睛】重點理解機械效率為有用功與總功的比，有用功不變，當額外功減小時，總功減小，所以機械效率會提高．19．如圖所示，用同一滑輪組分別將物體A和物體B勻速提升相同的高度，與提升B相比，提升A的過程滑輪組的機械效率較大，若不計繩重與摩擦的影響，則提升A的過程A．額外功較小B．額外功較大C．總功較小D．總功較大【答案】D【解析】解：AB．由題知，提起兩物體所用的滑輪組相同，將物體提升相同的高度，不計繩重和摩擦，克服動滑輪重力所做的功是額外功，由W額=G動h可知，提升A和B所做額外功相同，故AB錯誤；CD．不計繩重和摩擦的影響，滑輪組的機械效率，額外功相同，提升A的過程滑輪組的機械效率較大，所以提升A物體所做的有用功較大，其總功較大，故C錯誤，D正確．答案為D．點睛：本題考查對有用功、額外功和總功以及機械效率的認識和理解，注意同一滑輪組提升物體高度相同時額外功是相同的．20．下圖為“測滑輪組機械效率”的實驗．在彈簧測力計拉力作用下，重6N的物體2s內勻速上升0.1m，彈簧測力計示數如圖示（不計繩重與摩擦）．下列說法錯誤的是（）A．彈簧測力計的拉力是2.4NB．物體上升的速度為0.05m/sC．彈簧測力計拉力的功率為0.12WD．滑輪組的機械效率約83.3％【答案】C【解析】分析：由圖可知使用滑輪組承擔物重的繩子股數n，拉力端移動的距離，利用求拉力做的總功，再利用求功率；已知物體的重力和上升高度，利用求有用功，滑輪組的機械效率等于有用功與總功之比。解答：由圖可知，彈簧測力計的拉力是2.4N，故A正確；物體2s內勻速上升0.1m，物體上升的速度為，故B正確；n=3，拉力端端移動距離，拉力做的總功為：；拉力的功率為：，故C錯誤；拉力做的有用功為：；滑輪組機械效率為：。故D正確；故答案為C【點睛】本題考查了使用滑輪組時有用功、總功、功率、機械效率的計算，根據題圖確定n的大小（直接從動滑輪上引出的繩子股數）是本題的突破口，靈活選用公式計算是關鍵。21．農村建房時，常利用如圖所示的簡易滑輪提升建材。在一次提升建材的過程中，建筑工人用400N的拉力，將重600N的建材在10s內勻速提高3m。不計繩重及摩擦，則下列判斷正確的是（）A．該滑輪的機械效率η=75% B．滑輪所做的有用功為1200JC．滑輪自身的重力為100N D．繩子自由端移動的距離大小為3m【答案】A【解析】【詳解】AB．滑輪所做的有用功為：W有用=Gh=600N×3m=1800J，因為是動滑輪，所以拉力移動的距離是物體提高距離的2倍，即6m，則拉力做的總功為：W總=Fs=400N×6m=2400J，所以動滑輪的機械效率為：，故A正確，B錯誤；C．不計繩重及摩擦，則拉力為：，那么動滑輪的重為：G動=2F-G=2×400N-600N=200N，故C錯誤；D．由圖知，使用的是動滑輪，承擔物重的繩子股數n=2，繩子自由端移動的距離為：s=nh=2×3m=6m，故D錯誤；故選A。22．用如圖甲所示的裝置來探究滑輪組的機械效率η與物重G物的關系，改變G物，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，計算并繪出η與G物關系如圖乙所示，若不計繩重和摩擦，則下列說法正確的是A．同一滑輪組機械效率η隨G物的增大而增大，最終將達到100%B．當G物=12N時，彈簧測力計讀數為5NC．此滑輪組動滑輪的重力為4ND．G物不變，改變圖甲中的繞繩方式，滑輪組機械效率將改【答案】B【解析】【分析】（1）使用機械時，人們為完成某一任務所必須做的功叫有用功；對完成任務沒有用，但又不得不做的功叫額外功；有用功與額外功之和叫總功。有用功與總功的比值叫機械效率；（2）不計繩重和摩擦，結合圖中信息，根據求得動滑輪的重力，再計算G物=12N時彈簧測力計讀數；（3）G物不變，改變圖甲中的繞繩方式，分別將同一物體勻速提高到相同高度，做的有用功相同；克服動滑輪做的額外功相同，由此分析機械效率的變化情況?！驹斀狻緼、使用滑輪組時，克服物重的同時，不可避免地要克服動滑輪重做額外功，所以總功一定大于有用功；機械效率一定小于1，即同一滑輪組機械效率η隨G物的增大而增大，但最終不能達到和超過100%，故A錯誤；BC、由圖可知，G=12N，此時η=80%，不計繩重和摩擦，，即：，解得動滑輪的重力：G動=3N，故C錯誤；G物=12N時，彈簧測力計讀數：，故B正確；D、G物不變，改變圖甲中的繞繩方式，將同一物體勻速提高相同的高度，所以所做的有用功相同，忽略繩重及摩擦時，額外功：，即額外功W額相同，總功相同，則兩裝置的機械效率相同。故D錯誤。故選：B。23．用如圖所示的滑輪組在10s內將300N的重物勻速提升3m，已知動滑輪重30N，不計繩重與摩擦，則A．利用滑輪組所做的有用功是450JB．繩子自由端移動的速度是0.9m/sC．拉力的功率是99WD．滑輪組的機械效率是80%【答案】C【解析】利用滑輪組所做的有用功：W有=Gh=300N×3m=900J，故A