【物理】九年级物理简单机械专题训练答案
一、简单机械选择题
1.如图所示,用完全相同的四个滑轮和两根相同的细绳组成甲、乙两个滑轮组,在各自的自由端施加大小分别为F1和F2的拉力,将相同的重物缓慢提升相同的高度(不计绳重和一切摩擦).下列说法正确的是()
A.拉力F1小于拉力F2
B.甲、乙两滑轮组的机械效率相同
C.甲、乙两滑轮组中的动滑轮都是费力机械
D.甲、乙两滑轮组中绳子自由端移动的距离相等
【答案】B
【解析】
【详解】
不计绳重及摩擦,因为拉力F=(G物+G动),n1=2,n2=3,所以绳端的拉力:F1=(G物+G动),F2=(G物+G动),所以F1>F2,故A错误;
因为动滑轮重相同,提升的物体重和高度相同,W额=G动h,W有用=G物h,所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,则总功相同;因为η=,所以两滑轮组的机械效率相
同,故B正确;
使用动滑轮能够省力,动滑轮为省力杠杆,故C错误;
因为绳子自由端移动的距离s=nh,n1=2,n2=3,提升物体的高度h相同,所以s1=2h,
s2=3h,则s1≠s2,故D错误;
2.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5J
C.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=W
W
有用
总
×100%=
50J
80J
×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=
s
W
额=
30J
2m
=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=W
W
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.
3.如图所示,用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物,摩擦力可以忽略不计,在物体匀速上升的过程中
A.甲图省力,机械效率甲图大
B.甲图省力,机械效率一样大
C.乙图省力,机械效率乙图大
D.乙图省力,机械效率一样大
【答案】B
【解析】
【详解】
分析甲、乙两图可知,n甲=3、n乙=2;因绳重和摩擦忽略不计,所以由
1
F G
n
G
=+
动
()可
知,甲图更省力;由η=W
W
有
总
=
Gh
Gh G h
+
动
可知,甲乙滑轮组的机械效率一样,故选B.
4.用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率η与物重G物的关系,改变G物,竖直向
上匀速拉动弹簧测力计,计算并绘出η与G物关系如图乙所示,若不计绳重和摩擦,则下列说法正确的是()
A.同一滑轮组机械效率η随G物的增大而增大,最终将超过100%
B.G物不变,改变图甲中的绕绳方式,滑轮组机械效率将改变
C.此滑轮组动滑轮的重力为2N
D.当G物=6N时,机械效率η=66.7%
【答案】D
【解析】
【详解】
A、使用滑轮组时,克服物重的同时,不可避免地要克服动滑轮重、摩擦和绳子重做额外
功,所以总功一定大于有用功;由公式η=知:机械效率一定小于1,即同一滑轮组
机械效率η随G物的增大而增大,但最终不能超过100%,故A错误;
B、G物不变,改变图甲中的绕绳方式,如图所示,
因为此图与题干中甲图将同一物体匀速提高相同的高度,所以所做的有用功相同,忽略绳重及摩擦时,额外功:W额=G轮h,即额外功W额相同,又因为W总=W有+W额,所以总功
相同,由η=可知,两装置的机械效率相同,即η1=η2.故B错误;
C、由图可知,G=12N,此时η=80%,则
η=====,即80%=,解得G动=3N,故
C错误;
D、G物=6N时,机械效率
η=×100%=×100%=×100%=×100%≈66.7%.故D正确.
故选D.
5.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.
6.将一个重为4.5N的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端(如图所示),斜面长1.2m,高
0.4m,斜面对物体的摩擦力为0.3N(物体大小可忽略).则下列说法正确的是
A.沿斜面向上的拉力0.3N B.有用功0.36J,机械效率20%
C.有用功1.8J,机械效率20% D.总功2.16J,机械效率83.3%
【答案】D
【解析】
试题分析:由题意知:物重G=4.5N,高h=0.4m,斜面长L=1.2m,受到的摩擦力f=0.3N,则所做的有用功W有=Gh=4.5N×0.4m=1.8J,所做的额外功W额=fL=0.3N×1.2m=0.36J.故总功为W总=W有+W额=1.8J+0.36J=2.16J,机械效率η=W有/W总=1.8J/2.16J=83.3%.故选项D是正确的.
【考点定位】功、机械效率的相关计算.
7.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。
8.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W2()
A.F1一定大于F2B.F1一定小于F2
C.W2一定大于W1D.只有F2大于F1,W2才大于W1
【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。
故选C。
9.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.
10.下图所示的工具中,属于费力杠杆的是:
A.钢丝钳B.起子
C.羊角锤D.镊子
【答案】D
【解析】
【详解】
动力臂小于阻力臂的杠杆属于费力杠杆,四幅图中只有镊子的动力臂是小于阻力臂的,故应选D。
11.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<L1之前杠杆是省力杠杆,在L2>L1之后,杠杆变为费力杠杆.
12.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
A.一直变大B.始终不变
C.一直变小D.先变小后变大
【答案】B
【解析】
【详解】
由题意可知,箱体的重力不变,也就是杠杆的阻力大小不变,动力F竖直向上,重力G竖直向下,这两个力的方向始终平行,根三角形的相似性可知,动力臂与阻力阻的比值是不变的,根据杠杆的平衡条件可知动力与阻力的比值也是不变的,由于阻力不变,所以动力F的大小是始终不变的,故应选B.
13.如图所示,在水平拉力F作用下,使重40N的物体A匀速移动5m,物体A受到地面的摩擦力为5N,不计滑轮、绳子的重力及滑轮与绳子间的摩擦,拉力F做的功为
A.50J B.25J C.100J D.200J
【答案】B
【解析】
【详解】
如图所示,是动滑轮的特殊用法,拉力是A与地面摩擦力的2倍,
故;
物体A在水平方向上匀速移动5m,
则拉力移动的距离:,
拉力F做的功:.
故选B.
14.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.
15.如图所示,用同一滑轮组分别将物体A 和物体B 匀速提升相同的高度,与提升B 相比,提升A 的过程滑轮组的机械效率较大,若不计绳重与摩擦的影响,则提升A 的过程
A .额外功较小
B .额外功较大
C .总功较小
D .总功较大 【答案】D 【解析】
解:AB .由题知,提起两物体所用的滑轮组相同,将物体提升相同的高度,不计绳重和摩擦,克服动滑轮重力所做的功是额外功,由W 额=G 动h 可知,提升A 和B 所做额外功相同,故AB 错误;
CD .不计绳重和摩擦的影响,滑轮组的机械效率ηW W W W W =
=
+有有总
有额
,额外功相同,提
升A 的过程滑轮组的机械效率较大,所以提升A 物体所做的有用功较大,其总功较大,故C 错误,D 正确. 答案为D .
点睛:本题考查对有用功、额外功和总功以及机械效率的认识和理解,注意同一滑轮组提升物体高度相同时额外功是相同的.
16.分别用如图所示的两个滑轮组,将同一物体提升到相同高度.若物体受到的重力为100N ,动滑轮的重力为20N .在把物体匀速提升1m 的过程中,(不计绳重和摩擦)下列说法正确的是
A.甲、乙两滑轮组所做的有用功都是100J
B.甲滑轮组所做的有用功为200J ,乙滑轮组所做的有用功为300J C.甲、乙滑轮组中绳子的自由端的拉力相等
D.甲、乙两滑轮组的机械效率不相等
【答案】A
【解析】
(1)甲乙两滑轮组所提的重物相同、上升的高度相同,
根据W=Gh可知两滑轮组所做的有用功相同,则
W有=Gh=100N×1m=100J,故A正确、B不正确.
(2)由图可知滑轮组绳子的有效股数n甲=2,n乙=3,
∵动滑轮的个数和重力以及物体的重力相同,
∴根据
1
F G G
n
=+
物动
()可知,两滑轮组绳子自由端的拉力不相等,故C不正确,
(3)不计绳重和摩擦时,滑轮组的额外功是由克服动滑轮重力所做的功,根据W=Gh可知,动滑轮重和上升高度相同时,两者的额外功相等,
即W额=G动h=20N×1m=20J,
∵W总=W有+W额,∴两滑轮组的总功相同,即W总=100J+20J=120J,
根据
W
W
η=有
总
可知,两滑轮组的机械效率相等,均为
100J
83.3%
120J
W
W
η==≈
有
总
,故D错
误.
故选A.
17.如图所示的是工人在平台上通过滑轮组向上拉起重物G的情景.已知重物G所受的重力为700 N,当他沿水平方向用400 N的力拉重物G时,重物G恰好做匀速直线运动.不计绳重及摩擦,下列说法正确的是
A.该滑轮组的动滑轮所受的重力为100 N
B.若工人拉动绳子的速度为0.5 m/s,则4 s后,绳子的拉力所做的功为1 400 J
C.当工人用等大的力使绳子以不同速度匀速运动,且绳端运动相同的距离时,工人所做的功大小不同
D.若将重物G换为质量更大的物体,则在不改变其他条件的情况下,工人将更省力
【答案】A
【解析】
A、不计绳重及摩擦,动滑轮组进行受力分析,
1
2
F G G
=+
物动
(),
滑轮组的动滑轮所受的重力:G动=2F-G物=2×400N-700N=100N,故A正确;
B、绳子移动的距离,s=vt=0.5m/s×4s=2m,
绳子的拉力所做的功:W=Fs=400N×2m=800J,故B错误;
C、工人所做的功,等于绳子的拉力与绳子移动距离的乘积,与绳子的不同速度无关,大小W=Fs,工人所做的功相同,故C错误;
D、不计绳重及摩擦,动滑轮组进行受力分析,
1
2
F G G
=+
物动
(),当重物G换为质量更
大的物体时,F将变大,更费力,故D错误.
故选A.
18.某建筑工地要将同一个箱子从地面搬上二楼,如果分别采用如图所示的两种方式搬运,F1和F2做功的情况,以下判断正确的是()
A.两种方式机械效率一定相等
B.两种方式功率一定相等
C.两种方式所做的总功一定相等
D.两种方式所做的有用功一定相等
【答案】D
【解析】
【详解】
A.有用功相同,总功不同,机械效率等于有用功和总功的比值,所以机械效率也不同,故A错误.
B.搬运时间不知道,无法比较功率的大小,故B错误.
C.但额外功不同,总功等于额外功与有用功之和,所以总功不同,故C错误,
D.两只搬运方式所做的有用功根据公式W=Gh可知是相同的,故D正确.
19.如图所示,轻质杠杆可绕O(O 是杠杆的中点)转动,现在B端挂一重为G的物体,
在A端竖直向下施加一个作用力F,使其在如图所示的位置平衡,则
A.F 一定大于G
B.F 一定等于G
C.F 一定小于G
D.以上说法都不正确
【答案】B
【解析】
【详解】
由题意知,O 是杠杆的中点,所以G的力臂与F的力臂相等;则由杠杆的平衡条件知:F一定等于G。故ACD错误,B正确。
20.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50N B.拉力的功率是50W
C.拉力所做的功是300J D.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
=W
t
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=
150
3
J
m
=50N,故A正确、C错误;B.拉力的功率:P=
W
t
总=
450
6
J
s
=75W,故B错;D.斜面的机械效率:η=
300
450
W J
W J
有
总
= ×100% 66.7%,故D错误.故
选A.