简单机械专项练习综合经典一、简单机械选择题1．如图所示，用手沿竖直方向匀速拉一个动滑轮，使挂在下面重为G 的物体缓缓上升，动滑轮的重力不可忽略．现改变物体的重力G，则动滑轮的机械效率η与物体重力G 的关系可能符合下列图中的A．B．C．D．【答案】 B【解析】【详解】动滑轮的重力不可忽略，则克服动滑轮的重和绳与滑轮间的摩擦所做的功为额外功，从摩擦角度考虑，随着物体重力的增加，滑轮与绳子间摩擦会一定程度增大；同时，物重增大，有用功逐渐增大，有用功占总功的比值在增大，所以机械效率逐渐增大，但由于摩擦也在增大，故机械效率η与物体重力 G 的关系并不成正比，且机械效率逐渐趋近于100%，故 B 正确符合题意，故选 B ．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 75NB．绳子自由端向上移动了4mC．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（ G+G 动） =1×（ 140N+10N ） =50N ，故 A 错误；33B．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：=W有用×100%= 280J× 100% ≈93.3%，故 C 正确。
W总300JD．提升 200N 重物时，重物重力增加，据W有用Gh=G==可知滑轮组机W总Gh G动 h G G动械效率变大，故 D 错误。
3．用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组把重150N的物体匀速提升1m，不计摩擦和绳重时，滑轮组的机械效率为60%．则下列选项错误的是（）A．有用功一定是150J B．总功一定是250JC．动滑轮重一定是100N D．拉力大小一定是125N【答案】D【解析】【分析】知道物体重和物体上升的高度，利用W=Gh 求对物体做的有用功；又知道滑轮组的机械效率，利用效率公式求总功，求出了有用功和总功可求额外功，不计绳重和摩擦，额外功 W 额 =G 轮 h，据此求动滑轮重；不计摩擦和绳重，根据F=1n（G 物+G 轮）求拉力大小．【详解】对左图滑轮组，承担物重的绳子股数n=3，对物体做的有用功：W 有=Gh=150N×1m=150J，W有W有150J由η=，得： W 总===250J，因此， W 额 =W 总 -W 有 =250J-150J=100J；因为不W总60%计绳重和摩擦， W 额=G 轮 h，所以动滑轮重：W额100J=100N ，拉力 F 的大小：G 轮==h1mF=1（ G 物+G 轮） =1（ 150N+100N ）=250N ；对右图滑轮组，承担物重的绳子股数333n=2，对物体做的有用功：W有W 有=Gh=150N×1m=150J ，由η=，得：W总W总W有150J=250J，所以 W 额 =W 总-W 有 =250J-150J=100J；因为不计绳重和摩擦，W 额=G轮==60%h，因此动滑轮重： G 轮 = W额=100J=100N，拉力 F 的大小： F=1（G 物+G 轮）=1 h1m22（150N+100N ） =125N ；由以上计算可知，对物体做的有用功都是150J，总功都是 250J，动滑轮重都是100N ，故 A 、 B、 C 都正确；但拉力不同，故 D 错．故选 D．4．为探究杠杆平衡条件，老师演示时，先在杠杆两侧挂钩码进行实验探究，再用弹簧测力计取代一侧的钩码继续探究（如图），这样做的目的是（）A．便于直接读出拉力的大小B．便于同学们观察实验C．便于正确理解力臂D．便于测量力臂的大小【答案】 C【解析】【分析】【详解】从支点到力的作用线的距离叫力臂，在杠杆两侧挂钩码，由于重力的方向是竖直向下的，力臂在杠杆上可以直接读出，当用弹簧测力计倾斜时，拉力不再与杠杆垂直，这样力臂会发生变化，相应变短，由杠杆的平衡条件知道，力会相应增大，才能使杠杆仍保持平衡，所以这样做实验可以加深学生对力臂的正确认识，故 C 正确．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：F 1G G动，4由此可得动滑轮的总重是：G动4F G =4 600N 2000N=400N，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：v s 8m0.8m/s，t10s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：W有用Gh Gh G=Fs F 4h 4F，W 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． 下列关于功率和机械效率的说法中，正确的是（）A ．功率大的机械，做功一定多B ．做功多的机械，效率一定高C ．做功快的机械，功率一定大D ．效率高的机械，功率一定大 【答案】 C【解析】试题分析：根据功、功率、机械效率的关系分析．功率是单位时间内做的功的多少，机械效率是有用功与总功的比值．解： A 、说法错误，功率大，只能说明做功快；B 、说法错误，由于机械效率是有用功与总功的比值，故做功多，不一定机械效率就大；C 、说法正确；D 、说法错误，机械效率高，只能说明有用功在总功中占的比例大． 故选 C ．7． 如图所示，小明用相同滑轮组成甲、乙两装置，把同一袋沙子从地面提到二楼，用甲装 置所做的总功为 W 1，机械效率为 η1；用乙装置所做的总功为 W 2 ，机械效率为 η2．若不计绳重与摩擦，则A ． W1= W ， η =ηB ．W1= W ， η <η2122 12C ． W1< W ， η >ηD ． W 1 > W ， η <η2 1 22 1 2【答案】 C【解析】【分析】由图可知甲是定滑轮，乙是动滑轮，利用乙滑轮做的额外功多，由“小明分别用甲、乙两滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼”可知两种情况的有用功，再根据总功等于有用功加上W有用额外功，可以比较出两种情况的总功大小．然后利用η =即可比较出二者机械效率W总的大小．【详解】（1）因为小明分别用甲、乙两滑轮把同一袋沙从一楼地面提到二楼地面，所以两种情况的有用功相同；（2）当有用功一定时，甲中所做的总功为对一袋沙所做的功，利用机械时做的额外功越少，则总功就越少，机械效率就越高；（3）又因为乙是动滑轮 ,乙中所做的总功还要加上对动滑轮所做的功 ,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小于 W 2, η1大于η2 .故选 C.8．如图所示，杠杆处于平衡状态，如果将物体 A 和 B 同时向靠近支点的方向移动相同的距离，下列判断正确的是A．杠杆仍能平衡B．杠杆不能平衡，右端下沉C．杠杆不能平衡，左端下沉D．无法判断【答案】 C【解析】【详解】原来杠杆在水平位置处于平衡状态，此时作用在杠杆上的力分别为物体 A 、 B 的重力，其对应的力臂分别为OC、 OD ，根据杠杆的平衡条件可得：m A gOC=m B gOD ，由图示可知， OC＞ OD．所以 m A＜ m B，当向支点移动相同的距离△ L 时，两边的力臂都减小△ L，此时左边为： m A g（ OC﹣△ L ） =m A gOC ﹣ m A g△ L ，右边为： m B g（OD ﹣△ L ） =m B gOD ﹣ m B g△ L ，由于 m A＜ m B，所以 m A g△ L＜ m B g△ L；所以： m A gOC ﹣m A g△ L＞ m B gOD ﹣ m B g△ L ．因此杠杆将向悬挂 A 物体的一端即左端倾斜．故选 C．9．下列简单机械中既可以省力，同时又可以改变力的方向的是A．定滑轮B．动滑轮C．斜面D．滑轮组【答案】 D【解析】【分析】不同机械的优缺点都不一样：动滑轮省力，但不能改变力的方向；定滑轮可以改变方向，但不能省力；斜面只能改变力的大小；滑轮组既可以改变力的大小也可以改变力的方向．【详解】A、定滑轮只能改变力的方向，不能省力，不符合题意；B、动滑轮可以省力，但不能改变力的方向，不符合题意；C、斜面可以省力，不能改变力的方向，不符合题意；D、滑轮组既可以省力，也可以改变力的方向，符合题意；故选 D．10．在不计绳重和摩擦的情况下利用如图所示的甲、乙两装置分别用力把相同的物体匀速提升相同的高度．若用η 甲、η乙表示甲、乙两装置的机械效率，W 甲、W乙表示拉力所做的功，则下列说法中正确的是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】【详解】物体升高的高度和物体重力都相同，根据公式W=Gh 可知做的有用功相同；由图可知，动滑轮个数相同，即动滑轮重力相同，提升的高度相同，不计绳重和摩擦, 则拉力做的额外功相同．有用功相同、额外功相同，则总功相同，即W 甲＝W 乙．根据η=W有可知，机械效W总率相同，即η 甲＝η 乙．故A符合题意．11．下列关于功、功率、机械效率的说法中正确的是A．机械效率越大，做的有用功一定越多B．功率越大，做功越快C．有力作用在物体上，力一定对物体做了功D．功率小，机械效率也一定低【答案】 B【解析】【详解】A．因为机械效率是有用功与总功的比值，所以机械效率越大，做的有用功不一定越多，故 A错误；B．功率是表示做功快慢的物理量，功率越大，做功越快，故 B 正确；C．有力作用在物体上，物体力的方向上没有移动距离，力不做功，故 C 错误；D．机械效率是有用功与总功的比值，与功率的大小无关，故 D 错误．12．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 OA : OB 1: 2 ，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．（铝 2.7 103 kg / m3， g 10 N / kg ）下列结果正确的是A．该铝球空心部分的体积为 1 10 3m3B．该铝球的体积为310 3 m3C．该铝球受到的浮力为D．该铝球受到的浮力为20N 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】m 2.7kg33铝球实心部分的体积： V实 2.7103 kg / m3 1 10 m ，OB23.5N7N ，由杠杆平衡的条件可得：F A×OA=F B×OB，F A F BOA1铝球受到的浮力：F浮G F mg F 2.7kg10N / kg7N20N ，铝球排开水的体积：V排F浮20N 2 10 3 m3，水g110N / kg103 kg / m3铝球的体积： V球2V排2210 3 m3 4 10 3 m3，则空心部分的体积：V空V球V实 4 10 4 m3 1 10 3 m3 3 10 3 m3．【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．13．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．14．如图所示，一直杆可绕O 点转动，杠杆下端挂一重物，为了提高重物，用一个始终跟杠杆垂直的力使杠杆由竖直位置慢慢转到水平位置，在这个过程中直杆A．始终是省力杠杆B．始终是费力杠杆C．先是省力的，后是费力的D．先是费力的，后是省力的【答案】 C【解析】【详解】由图可知动力F1 的力臂始终保持不变，物体的重力G 始终大小不变，在杠杆从竖直位置向水平位置转动的过程中，重力的力臂逐渐增大，在L2＜L 1之前杠杆是省力杠杆，在L2 L1＞之后，杠杆变为费力杠杆．15．人直接用 F1的拉力匀速提升重物，所做的功是W1；若人使用某机械匀速提升该重物到同一高度则人的拉力为F2，所做的功是W（）2A一定大于 F．F 一定小于 FB 1221C． W一定大于 W D．只有 F 大于 F ， W才大于 W 212121【答案】 C【解析】【详解】AB．直接用 F1的力匀速提升重物，则F1=G，使用滑轮匀速提升该重物，由于滑轮种类不清楚，F2与 G 的大小关系不能判断，则无法比较 F1与 F2的大小．故A、 B 均错误；CD．直接用F1的力匀速提升重物，所做的功是：W1 =W 有用 =Gh；使用滑轮匀速提升该重物到同一高度，即W 有用 =Gh；但由于至少要克服摩擦力做额外功，故W2=W 有用 +W 额外，则W2＞ W1，故 C正确、 D错误。