简单机械考点+例题-全面解析

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9m

B ．动滑轮的重力为200N

C ．人通过滑轮组做的有用功为1500J

D ．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＜η2 C ．W 1＞W 2 , 1η＜2η D ．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 1η2.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400N

B ．绳子自由端移动的速度为0.8m/s

C ．拉力F 做功为6000J

D ．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：

()1

4

F 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 10s s 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 F

η=

==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800J

B ．工人做的总功为500J

C ．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 10s

W 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300N A ．①④ B ．②③ C ．①③ D ．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%120J

W 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。

18．为探究动滑轮和定滑轮的特点，设计如下两种方式拉升重物，下面关于探究的做法和认识正确的是（ ）

A ．用动滑轮提升重物上升h 高度，测力计也上升h 高度

B ．若拉升同一物体上升相同高度，用动滑轮拉力更小，且做功更少

C ．减小动滑轮质量可以提高动滑轮的机械效率

D ．若用定滑轮拉重物，当拉力竖直向下最省力

【答案】C 【解析】 【详解】

A ．用动滑轮提升重物上升h 高度，因为有两段绳子承重，所以测力计上升2h 高度，故A 错误；

B ．拉升同一物体上升相同高度，用动滑轮时是否省力还取决于动滑轮的重和摩擦力的大小，而因为要提起动滑轮做功，故做功较多，故B 错误；

C ．减小动滑轮质量，可以减小额外功，根据+W W W W W η==

有用有用总

有用额外

可知，可以提高动

滑轮的机械效率，故C 正确．

D ．用定滑轮拉重物，拉力的力臂为滑轮的半径，所以向各个方向的拉力都相等，故D 错误． 【点睛】

重点理解机械效率为有用功与总功的比，有用功不变，当额外功减小时，总功减小，所以机械效率会提高．

19．室内垃圾桶平时桶盖关闭不使垃圾散发异味，使用时用脚踩踏板，桶盖开启．根据室内垃圾桶的结构示意图可确定：（ ）

A ．桶中只有一个杠杆在起作用，且为省力杠杆

B ．桶中只有一个杠杆在起作用，且为费力杠杆

C ．桶中有两个杠杆在起作用，用都是省力杠杆

D ．桶中有两个杠杆在起作用，一个是省力杠杆，一个是费力杠杆 【答案】D 【解析】

图中的垃圾桶有两个杠杆，DEF 为一个杠杆，动力臂大于阻力臂属于省力杠杆；ABC 为另一个杠杆，动力臂小于阻力臂属于费力杠杆，故答案选D ．

点睛：本题考查杠杆的分类，难点是如何从生活中的工具中抽象出杠杆，解题方法是判断省力费力杠杆时从动力臂和阻力臂的大小入手．

20．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．

21．如图所示的滑轮组上挂两个质量相等的钩码A、B，放手后将出现的想象是（滑轮重、绳重及摩擦不计）

A．下降B．B下降C．保持静止D．无法确定

【答案】B

【解析】

不计绳子、滑轮的重力和摩擦，B所在的滑轮为动滑轮，动滑轮省一半的力，B所在的滑轮为定滑轮，定滑轮不省力；A与B质量相等，重力相等，将A拉起只需B重力的一半即可，所以B下降，A上升．故选B.

点睛：利用动滑轮、定滑轮的省力特点分析解答此题．动滑轮可以省一半力，定滑轮不能省力．

22．用图所示装置提升重为350 N 的箱子，动滑轮重50N ，不计绳重和一切摩擦，下列说法正确的是

A ．该装置不仅省力，还省距离

B ．箱子匀速上升时，人对绳子的拉力为200 N

C ．箱子上升的速度等于绳子自由端伸长的速度

D ．此过程装置的机械效率约为58.3% 【答案】B 【解析】 【详解】

A ．由图知，该装置由两段绳子承重，可以省力，但费距离，故A 错误；

B ．n=2，不计绳重和一切摩擦且箱子匀速上升时，人对绳子的拉力为：

350N 50N

200N

22

G G F ++=

==轮，故B 正确； C ．n=2，所以箱子上升的速度等于绳子自由端伸长的速度一半，故C 错误； D ．不计绳重和一切摩擦时，此装置的机械效率约为：

()350N

350N 50N 100%100%87.5%W G G h

Gh W η++=

=

?=?=轮有用总

，故D 错误。

23．用F 1的拉力直接将重为G 的物体A 匀速提升h （如图甲）；换用斜面把物体A 匀速提升相同的高度，拉力为F 2 ， 物体沿斜面运动的距离为L （如图乙），利用斜面工作过程中

A ．有用功为F 2h

B ．额外功为F 2L －F 1h

C ．总功为（F 1+F 2）L

D ．机械效率为

1

2

F F 【答案】B 【解析】

A.借助斜面做的有用功即为克服物体重力所做的功，则W 有=Gh =F 1h ，故A 错误；BC.

B.拉力所做的总功：W 总=F 2L ，额外功W 额= W 总-W 有= F 2L - F 1h ，故B 正确，C 错误；D. 机械效率η1

2Fh?F L

W W =

=

有总

，故D 错误．故选B.

24．用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，在绳自由端用大小分别为F1和F2的拉力，将相同的物体匀速提升相同的高度。若不计绳重和摩擦，下列说法不正确的是（）

A．F1大于F2

B．F1和F2做的功一定相等

C．甲、乙的机械效率不相等

D．绳子自由端移动的距离不相等，物体运动时间可能相等

【答案】C

【解析】

【详解】

A．不计绳重及摩擦，因为拉力：

F=（G物+G轮）/n，n1=2，n2=3，

所以绳子受的拉力：

F1 =（G物+G轮）/2，F2=（G物+G轮）/3，

所以

F1 ＞F2，

故A正确；

B．不计绳重及摩擦，拉力做的功：

W1 =F1s1=（G物+G轮）/2×2h=（G物+G轮）h

W2=F2s2=（G物+G轮）/3×3h=（G物+G轮）h

所以

W1=W2，

故B正确。

C．因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，

W额=G轮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，总功相同，因为

η=W有用/W总，

所以滑轮组的机械效率相同，故C错误；

D．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，

所以

s1≠s2，

故D正确；

25．分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组，在5s内将重为100N的物体G匀速提升2m，每个滑轮的重均为10N．不计绳重及摩擦，此过程中（）

A．拉力F甲小于拉力F乙

B．F甲做的功大于F乙做的功

C．甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率

D．F甲做功的功率等于F乙做功的功率

【答案】D

【解析】

【详解】

由题可知,甲乙两滑轮组均将相同物体提升相同高度,由W有＝Gh可知W甲有＝W乙有；不计绳重及摩擦,均只需克服动滑轮自重做额外功,甲乙中均只有一个动滑轮,且动滑轮的重相同,由W额＝G动h可知W甲额＝W乙额，因为W总＝W有+W额,所以W总甲＝W总乙。A. 由图可知,n1＝

2,n2＝3，不计绳重及摩擦，则F甲＝（G+G动）＝×（100N+10N）＝55N，F乙＝（G+G 动）＝×（100N+10N）＝36.7N

η＝可知,η甲＝η乙，故C不正确；D. 拉力做功的功率P＝,由于W总甲＝W总乙、时间t也相同,所以P甲＝P乙，故D正确；故选D.

【点睛】

甲、乙两个滑轮组将同一物体匀速提升至相同的高度，在不计绳重和摩擦的情况下，有用功就是提升重物所做的功，对动滑轮所做的功是额外功，总功等于有用功和额外功之和，机械效率是有用功与总功的比值．