简单机械考点+例题-全面解析一、简单机械选择题1.工人师傅用如图所示的滑轮组,将重为800N 的重物缓慢匀速竖直提升3m ,人对绳的拉力F 为500N ,不计绳重和滑轮转轴处的摩擦,则( )A .绳子自由端移动的距离为9mB .动滑轮的重力为200NC .人通过滑轮组做的有用功为1500JD .滑轮组的机械效率为53.3%【答案】B【解析】 试题分析:由图可知,滑轮组中由2段绳子承担物体和动滑轮的总重,即n=2,物体匀速竖直提升3m ,则绳子自由端移动的距离为:s=nh=2×3m=6m ,故A 错误.此过程中,所做有用功为:W 有=Gh=800N×3m=2400J ,故C 错误.所做总功为:W 总=Fs=500N×6m=3000J ;额外功为:W 额=W 总-W 有=3000J-2400J=600J ,不计绳重和滑轮转轴处的摩擦,则额外功为克服动滑轮重力做的功,即W 额=G 动h ,动滑轮的重力G 动=W 额/h=600J/3m=200N ,故B 正确为答案.滑轮组的机械效率故D 错误.考点:滑轮组的机械效率 有用功 额外功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<η2C .W 1>W 2 , 1η<2ηD .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W 1<W 2,η1>η2.故选C.3.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.4.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 .5.利用如图所示的滑轮组提起一个重为2000N 的物体,绳子自由端的拉力F =600N 。
10s 内物体被匀速提升2m 。
不忽略绳重和机械部件间的摩擦,则下列说法中正确的是A .动滑轮总重为400NB .绳子自由端移动的速度为0.8m/sC .拉力F 做功为6000JD .增加物体被提升的高度可提高该滑轮组的机械效率【答案】B【解析】【详解】A .由图知道,承担物重的绳子是四段,即n =4,若忽略绳重及摩擦,则拉力是: ()14F G G =+动 , 由此可得动滑轮的总重是:4=4600N 2000N=400N G F G =-⨯-动 ,由于是不忽略绳重和机械部件间的摩擦,故A 错误;B .绳子自由端移动的距离是:s =4h =4×2m=8m ,绳子自由端移动的速度是:8m 0.8m/s 10ss v t === , 故B 正确;C .拉力做的功是: W 总 =Fs =600N ×8m=4800J ,故C 错误;D .该滑轮组的机械效率是:=44W Gh Gh G W Fs F h Fη===有用总 , 即机械效率与高度无关,所以,增加物体被提升的高度不可能提高该滑轮组的机械效率,故D 错误。
6.甲升降机比乙升降机的机械效率高,它们分别把相同质量的物体匀速提升相同的高度.则()A.乙升降机提升重物做的有用功较多B.甲升降机的电动机做的额外功较多C.甲升降机的电动机做的总功较少D.乙升降机的电动机做的总功较少【答案】C【解析】【详解】A.提升物体质量和高度相同说明甲、乙升降机做的有用功相等,故A错误;BCD.既然甲机械效率高,则说明甲做的额外功少,总功也就少,故BD错误,C正确.7.下列杠杆中属于费力杠杆的是A. B. C.D.【答案】C【解析】【详解】A、剪刀在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故A错误;B、起子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故B错误.C、如图的镊子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故C正确;D、钢丝钳在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故D错误;故选B.【点睛】重点是杠杆的分类,即动力臂大于阻力臂时,为省力杠杆;动力臂小于阻力臂时,为费力杠杆,但省力杠杆费距离,费力杠杆省距离。
8.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)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键。
9.如图所示,是自卸车的示意图,车厢部分可视为杠杆,则下列分析正确的是A.B点是支点,液压杆施的力是动力,货物重力是阻力B.B点是支点,物体A放在车厢前部可省力C.C点是支点,物体A放在车厢后部可省力D.C点是支点,物体A放在车厢前部可省力【答案】C【解析】【详解】由图可知车厢绕着点C转动,所以点C为支点;当物体放在车厢的后部时,动力臂大于阻力臂,因此省力,所以选项ABD都不正确,故答案为 C.10.如图所示,一根木棒在水平动力(拉力)F的作用下以O点为轴,由竖直位置逆时针匀速转到水平位置的过程中,若动力臂为L,动力与动力臂的乘积为M,则A.F增大,L增大,M增大B.F增大,L减小,M减小C.F增大,L减小,M增大D.F减小,L增大,M增大【答案】C【解析】【分析】找某一瞬间:画出力臂,分析当转动时动力臂和阻力臂的变化情况,根据杠杆平衡条件求解.【详解】如图,l为动力臂,L为阻力臂,由杠杆的平衡条件得:F l=GL;以O点为轴,由竖直位置逆时针匀速转到水平位置的过程中,l不断变小,L逐渐增大,G不变;由于杠杆匀速转动,处于动态平衡;在公式 F l=GL 中,G不变,L增大,则GL、F l都增大;又知:l不断变小,而F l 不断增大,所以F逐渐增大,综上可知:动力F增大,动力臂l减小,动力臂和动力的乘积M=F l增大;故选C.【点睛】画力臂:①画力的作用线(用虚线正向或反方向延长);②从支点作力的作用线的垂线得垂足;③从支点到垂足的距离就是力臂.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800JB .工人做的总功为500JC .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 10sW P ===, D 选项错误。
12.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.13.如图所示,在水平拉力F的作用下,使重300N的物体在水平桌面上以0.lm/s的速度勻速运动时,物体与桌面的摩擦力为60N(不计绳重、动滑轮重及摩擦),F及其功率的大小分別为()A.20N 2W B.20N 6W C.60N 2W D.30N 6W【答案】B【解析】【详解】由图可知,与动滑轮相连的绳子段数为3,则绳端的拉力:F=f/3=60N/3=20N;绳子自由端的速度为:v绳=3v物=3×0.1m/s=0.3m/s;则拉力F的功率为:P=Fv绳=20N×0.3m/s=6W;故ACD错误,B正确.14.用图3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】D【解析】【详解】由图可知,甲滑轮是定滑轮,使用该滑轮不省力,所以拉力等于物体的重力;乙滑轮是动滑轮,使用该滑轮可以省一半的力,即拉力等于物体和滑轮总重力的一半,则手的拉力:F 甲>F 乙;两幅图中的W 有是克服物体重力做的功是相同的,但乙图中拉力做功要克服动滑轮的重力做功,比甲图中做的总功要多,所以结合机械效率公式W W η=有总可知,有用功相同时,总功越大的,机械效率越小;所以选D .15.如图所示,作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F ,将杠杆缓慢地由位置A 拉至位置B ,在这个过程中,力F 的大小将( )A .不变B .变小C .变大D .先变大后变小【答案】C【解析】【详解】 在杠杆缓慢由A 到B 的过程中,力F 始终与杠杆垂直,所以动力臂OA 的长度没有变化,阻力G 的大小没有变化,而阻力臂l 却逐渐增大;由杠杆的平衡条件知:F •OA =G •l ,当OA 、G 不变时,l 越大,那么F 越大;因此拉力F 在这个过程中逐渐变大.C 符合题意,选项ABD 不符合题意.16.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.17.如图所示的滑轮组,用F =30N 的拉力,拉动水平地面上重为300N 的物体,使物体匀速前进了2m.物体和地面之间的摩擦力为45N ,在此过程中,下列说法正确的是①拉力做的功是120J ②绳子自由端移动的距离是2m ③滑轮组的机械效率是75% ④A 点受到的拉力为300NA .①④B .②③C .①③D .③④【答案】C【解析】【详解】①②.由图可知,n =2,则绳子自由端移动的距离: 222m=4m s s ==⨯绳物;故②错误;拉力做的功:30N 4m=120J W Fs ==⨯绳总;故①正确;③.克服物体和地面之间的摩擦力做的功为有用功,则有用功:W 有=fs 物=45N ×2m=90J ,滑轮组的机械效率: 90J 100%100%=75%120JW W η=⨯=⨯有总故③正确; ④.因物体在水平地面上做匀速运动,则此时A 处绳子的拉力与物体受到的摩擦力是一对平衡力,所以,A 点受到的拉力:F A =f =45N ;故④错误;故ABD 错误,C 正确。