【物理】简单机械难题及答案

1、物理】简单机械难题及答案一、简单机械选择题1皮划艇是我国奥运优势项目之一，如图所示，比赛中运动员一手撑住浆柄的末端（视为支点），另一手用力划浆下列说法正确的是（ ）A为省力，可将用力划浆的手靠近支点B为省力，可将用力划浆的手远离支点C为省距离，可将用力划浆的手远离支点 D将用力划浆的手靠近支点，既能省力又能省距离【答案】 B【解析】【分析】 结合图片和生活经验，判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是 属于哪种类型的杠杆【详解】运动员一手撑住浆柄的末端（视为支点），另一手用力划浆根据杠杆平衡条件 F1L1=F2L2 可知，船桨在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆 AB为

2、省力，可将用力划浆的手远离支点，故A错误， B正确；CD为省距离，可将用力划浆的手靠近支点，但费距离，故CD错误；2如图所示，利用动滑轮提升一个重为G 的物块，不计绳重和摩擦，其机械效率为60%要使此动滑轮的机械效率达到90%，则需要提升重力为 G 的物块的个数为 （ ）A3 个B4 个C5 个D6 个【答案】 D【解析】【详解】不计绳重和摩擦， ， ，要使 ，则F1、3如图用同一滑轮，沿同一水平面拉同一物体做匀速直线运动，所用的拉力分别为F2、F3，下列关系中正确的是A F1> F2> F3BF1<F2< F3C F2> F1>F3D F2<F1&l

3、t; F3【答案】 D【解析】【详解】 第一个图中滑轮为定滑轮，因为定滑轮相当于一个等臂杠杆，不能省力， 所以根据二力平衡，此时拉力 F1=f ； 第二个图中滑轮为动滑轮，因为动滑轮可省一半的力，1所以根据二力平衡，此时拉力 F2= f；2 第三个图中滑轮为动滑轮，由二力平衡可知此时的拉力等于两股绳子向右的拉力，即 F3=2f；由此可得 F2< F1< F3.故 D 正确 .4工人师傅利用如图所示的两种方式，将重均为300N 的货物从图示位置向上缓慢提升0.5m。F1、F2 始终沿竖直方向；图甲中 OB2OA，图乙中动滑轮重为 60N，重物上升速度为0.01m/s 。不计杠杆重、绳

4、重和摩擦，则下列说法正确的是A甲乙两种方式都省一半的力B甲方式 F1 由 150N逐渐变大C乙方式的有用功是 180JD乙方式 F2 的功率为 3.6W 【答案】 D【解析】【分析】（1）根据杠杆的特点和动滑轮的特点分析甲乙两种方式的省力情况；（2）根据动力臂和阻力臂的关系分析甲方式F1 的变化；（3）根据 W 有用 =Gh 可求乙方式的有用功；（4）根据公式 P=Fv 求出乙方式 F2 的功率。【详解】A、甲图， F1为动力，已知 OB=2OA ，即动力臂为阻力臂的 2 倍，由于不计摩擦、杠杆自 重，由杠杆平衡条件可知，动力为阻力的一半，即F1=150N ；由图乙可知， n=3，不计绳重11

5、和摩擦，则 F2（G G动）（300N 60N） 120N ，故 A 错误；33B、甲图中，重力即阻力的方向是竖直向下的，动力的方向也是竖直向下的，在提升重物 的过程中，动力臂和阻力臂的比值不变，故动力F1 为 150N 不变，故 B 错误；C、不计绳重和摩擦，乙方式的有用功为：W 有用=Gh=300N×0.5m150J，故 C 错误；D、乙方式中 F2=120N ，绳子的自由端的速度为 v 绳=0.01m/s ×3=0.03m/s，则乙方式 F2的功W F2s绳率为： P 2 绳 F2v绳 120N 0.03m / s 3.6W ，故 D正确。t t 2故选 D 。5如图

6、所示，轻质杠杆 AB，将中点 O 支起来，甲图的蜡烛粗细相同，乙图的三支蜡烛完 全相同，所有的蜡烛燃烧速度相同。在蜡烛燃烧的过程中，则杠杆A甲左端下沉，乙右端下沉C甲右端下沉，乙右端下沉 【答案】 B【解析】【详解】 设甲乙两图中的杠杆长均为 lB甲左端下沉，乙仍保持平衡D甲、乙均能保持平衡图甲中， m左l左= m右l 右，燃烧速度相同，蜡烛因燃烧减少的质量m相同，故左边为：m左- m）l左= m左l 左- ml 左，右边为：（m右- m）l右= m右l 右- ml右， 因为 l 左小于 l 右，所以（m左- m）l左= m左l左- ml 左 （m右- m）l右= m右l右- ml右， 故左端

7、下沉；图乙中，设一只蜡烛的质量为 m直尺在水平位置平衡；三支蜡烛同时点燃，并且燃烧速度相同，× l=（ m-m）B额外功一定，增大有用功D总功一定，增大额外功三支蜡烛因燃烧减少的质量 m相同，2（m-m）在燃烧过程中直尺仍能平衡故选B6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C有用功一定，增大总功【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

8、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7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：1F G G动

9、 ，4动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：s 8mv 0.8m/s ， t 10s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= W总 Fs F4h 4F ， 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。8在生产和生活中经常使用各种机械，在使用机械时，下列说法

10、中正确的是A可以省力或省距离，但不能省功B可以省力，同时也可以省功C可以省距离，同时也可以省功D只有在费力情况时才能省功【答案】 A【解析】【详解】使用机械可以省力、省距离或改变力的方向，但都不能省功，故 A 选项正确； 使用任何机械都不能省功，故 B、 C、D 选项错误；F2 的力9如图所示，手用 F1的力将物体 B 匀速提升 h，F1做功为 300J；若借助滑轮组用 把物体 B 匀速提升相同高度， F2做功为 500J，下列说法错误的是A滑轮组机械效率为 60%B两个过程物体 B 均匀速运动，机械能增加C滑轮组的自重，绳子和滑轮之间的摩擦等因素导致F2 做的功有一部分属于额外功DF2做功的

11、功率比 F1 做功的功率大【答案】 D【解析】【详解】A根据题意知道，用 F1的力将物体 B匀速提升 h，F1做的是有用功，即 W 有=300J，借助 滑轮组用 F2的力把物体 B匀速提升相同高度， F2做的是总功，即 W 总=500J，由W有用100%知道，滑轮组的机械效率是：W有用100%=350000JJ 100%=60%故 A 不符合题意；B由于两个过程物体 B 均做匀速运动，所以，动能不变，但高度增加，重力势能增大， 而动能与势能之和是机械能，所以机械能增大，故B 不符合题意；C由于需要克服滑轮组的自重及绳子和滑轮之间的摩擦做功，即由此导致F2 多做一些功，即额外功，故 C 不符合题

12、意；WD由 Pt 知道，功率由所做的功和完成功所需要的时间决定，根据题意不知道完成功所用的时间，故无法比较功率的大小，故 D 符合题意10 利用如图所示的滑轮，在粗糙水平面上匀速拉动物体，下列叙述正确的是（）A重力做的功是有用功B拉力 F1 做的功是额外功C绳子自由端的拉力 F 做的功是总功D该滑轮的机械效率可能等于 100%【答案】 C【解析】 A、由图知，是水平使用动滑轮拉动物体，克服物体受到的摩擦力做的功为有用 功，故 A 错；B、由图知，是水平使用动滑轮拉动物体，克服物体受到的摩擦力做的功，即拉力F1 做的功为有用功，克服绳与动滑轮之间的摩擦、克服动滑轮和绳重而做的功为额外功，故 B

13、错；C、绳子自由端的拉力 F 做的功包括有用功、额外功，为总功，故C正确；D、在拉动物体的过程中要克服绳与动滑轮之间的摩擦、要克服动滑轮和绳重而做一定的额 外功，使得有用功小于总功，该滑轮的机械效率总小于100%，故 D 错故选 C11一均匀木板 AB，B 端固定在墙壁的转轴上，木板可在竖直面内转动，木板下垫有长方 形木块 C，恰好使木块水平放置，如图所示，现有水平力F 由 A 向 B 缓慢匀速推动，在推动过程中，推力 F 将A逐渐增大B逐渐减小C大小不变D先增加后减小【答案】 A【解析】【详解】 以杆为研究对象，杆受重力 G 和 C 对它的支持力 F 支，重力的力臂为 lG，支持力的力臂为

14、l 支，根据杠杆平衡条件可得： F 支l 支=GlG，水平力 F 由 A 向 B 缓慢匀速推动木块， F 支的力 臂在减小，重力 G 及其力臂 l G均不变，根据杠杆平衡条件可知，在整个过程中支持力在逐 渐增大；由于支持力逐渐变大，且力的作用是相互的，所以可知杆对物体C 的压力也逐渐变大，根据影响摩擦力大小的因素可知， C 和木板间、 C 和地面间的摩擦力逐渐增大，木 块 C 匀速运动，受到推力和摩擦力是平衡力，推力大小等于摩擦力大小，由力的平衡条件 可知，水平推力 F 也逐渐增大，故 A 符合题意， BCD 不符合题意。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

15、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 103kg / m3 ， g 10N / kg )下列结果正确的是A该铝球空心部分的体积为 1 10 3 m3 B该铝球的体积为 3 10 3m3C该铝球受到的浮力为 20ND该铝球受到的浮力为 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

16、，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】铝球实心部分的体积：m 2.7kg 3 3 V实3 3 1 10 m ，实 2.7 103kg/ m3由杠杆平衡的条件可得：OB2FA×OA=F B×OB， FAFB3.5N 7N ，OA1铝球受到的浮力： F浮G F mg F 2.7kg 10N /kg 7N 20N ，浮 20N 3 3 铝球排开水的体积： V排浮 3 3 2 10 3 m3 ，水 g 1 103kg/m3 10N/kg3 3 3 3 铝球的体积： V球 2V排 2 2 10 3m3 4 10 3m3 ， 则空心部分的体积： V空

17、 V球 V实 4 104m3 1 103m3 3 10 3m3 【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如图所示 ,用滑轮组提升重物时 ,重 200N的物体在 5s内匀速上升了 1m.已知拉绳子的 力 F 为 120N, 如果不计绳重及摩擦 ,则提升重物的过程中A绳子自由端被拉下 3m B拉力 F 做的功为 200JC滑轮组的机械效率是 83.3% D拉力 F 的功率是 40W 【答案】 C解析】 详解】A、物重由两段绳子承担，因此，当物体提升 1m时，绳子的自由端应被拉下2m，故 A 错误；B、拉力为 120N，绳子的自由端应被拉下 2m

18、，则拉力做功为：，故 B 错误；C、滑轮组的机械效率D、拉力 F 的功率，故 D 错误故 C 正确；故选 C 点睛】 涉及机械效率的问题时，关键是要清楚总功、有用功、额外功都在哪，特别要清楚额外功是对谁做的功，弄清楚这些功后，求效率和功率就显得简单了。14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A杠杆仍能平衡 B杠杆不能平衡，左端下沉 C杠杆不能平衡，右端下沉D无法判断【答案】 C【解析】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： mAgOC=mBgOD，由图知

19、OC<OD所以 mA> mB，当向支点 移动相同的距离 L 时，两边的力臂都减小 L，此时左边的力矩为： mAg（OC-L） =mAgOC-m AgL，右边的力矩为： mB g（ OD- L）=mBgOD-mBgL，由于 mA>mB，所以 mAgL> mB g L ；所以： mAgOC-mAgL<mBgOD-m BgL因此杠杆不能平衡，将向悬挂 B 物体的一端即右端下沉。故 C 正确为答案。15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

20、是A斜面上的摩擦力是 50NB拉力的功率是 50WC拉力所做的功是 300JD斜面的机械效率是 80%【答案】 A【解析】【分析】（1）利用 WFs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 Wt 求拉力做功功率；W有3）由 求斜面的机械效率W总【详解】AC.拉力 F做的功： W 总Fs150N×3m450J；有用功： W 有用 Gh 500N×0.6m 300J， 额外功： W 额W 总W 有用450J300J150J，由 W 额fs可得，物体在斜面上受到

21、的摩W额150J擦力： f 额 50N，故 A 正确、s 3m75W ，故 B 错； D. 斜面的机械效率：选 A C 错误； B. 拉力的功率：PW总 t450J 6sW有 300J×100%66.7% ，故 D 错误故W总 450J16下图所示的工具中，属于费力杠杆的是：A钢丝钳起子B羊角锤C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 。17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

22、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

23、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18如图所示，有一质量不计的长木板，左端可绕O 点转动，在它的右端放一重为 G 的物块，并用一竖直向上的力 F 拉着。当物块向左匀速运动时，木板始终在水平位置保持静 止，在此过程中，拉力 F（ ）A变小B变大C不变D先变大后变小【答案】 A【解析】【详解】 把长木板看作杠杆，此杠杆在水平位置平衡，根据杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂可知，当动力臂不变，阻力大小不变，物块向左匀速滑动时，阻力臂在减小，可 得动力

24、随之减小，答案选 A。19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A50J B 25J C100J 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 20内有少量饮料的罐子可以斜放在水平桌面上保持平衡下列四个图中，能正确表示饮 料罐（含饮料）所受重力的示意图是（ ）AC在棒的 B 点施加力 F1， F1的方向沿 OO

25、9;F1= s1 Gs2BC重力的力臂等于 S1【答案】 A【解析】【详解】 重力的方向始终竖直向下，故 CD 错误； 根据题意，内有少量饮料的罐子可以斜放在水平桌面上保持平衡，根据杠杆的平衡条件 知，只有重力的作用线经过支点时，罐子才会保持平衡，故A正确， B 错误故选 A【点睛】 关键是根据杠杆的平衡条件分析，理解当一个力通过支点时，此力的力臂为零，对杠杆起 不到任何作用，即原来平衡的杠杆会仍然平衡21C点为硬棒 AD的重心，硬棒可绕 A 点转动。DF1 方向沿 OO线向下【答案】 A【解析】【详解】AB 由图像可得， A点到 F1的距离为 s2，若令 A点到重力的距离为 s3，根据杠杆的

26、平衡条件“动力×动力臂=阻力×阻力臂”可知F1 s2G s3可以推出F1s3Gs2由于s3s2可得F1G故 A 选项正确，符合题意， B 选项错误，不符合题意；C重力的力臂为支点 A到重力的距离，重力竖直向下，因此力臂为水平方向，故 C 选项 错误，不符合题意；DF1与G在支点同侧，重力方向竖直向下，所以F的方向应该向上，故 D 选项错误，不符合题意。22在探究杠杆平衡条件的时候，小明在均匀木板中间挖孔，孔中插一金属杆，固定在铁 架台上，木板可以围绕中间自由转动每个钩码的质量为200g，A、B、C、D、E、 F为质量不计的挂钩，己知 ABBOOCCD，ABOCD的连线与 E

27、DF的连线垂直现在 B 处挂两 个钩码， D 处挂一个钩码，木板在水平位置平衡（如图所示）下列做法能使木板仍在水 平位置平衡的是A在 B、D 两处各加挂一个钩码B在 B处加挂 1 个钩码， D处加挂 2 个钩码C B处挂两个钩码不变，把 D 处的一个钩码挂在 F处D把 B处两个钩码挂在 A处，把 D 处的一个钩码挂在 C处 【答案】 C【解析】【分析】（1）符合杠杆平衡条件 F1l 1=F2l 2，杠杆平衡，不符合杠杆平衡条件，力和力臂乘积大的一 端下沉（2）力臂是从支点到力的作用线的距离，把钩码挂在E处、 F处杠杆水平平衡时，力臂均和钩码挂在 D 处的力臂相等【详解】设 AB=BO=OC=C

28、D，=L每个钩码的重力为 GA在 B、 D两处各加挂一个钩码时，杠杆左侧力与力臂的积为3G×L，右侧力与力臂的积为 2G×2L，因 3G×L2G×2L，所以木板不会平衡，故A 错误；B在 B处加挂 1个钩码、 D处加挂 2 个钩码时，杠杆左侧力与力臂的积为3G×L，右侧力与力臂的积为 3G×2L，因 3G×L3G×2L，所以木板不会平衡，故B 错误；C把 D处的一个钩码挂在 E处或 F 处，杠杆右侧的力臂不变，仍为OD长，杠杆左右两侧力与力臂的乘积相等，所以木板会平衡，故 C 正确D把 B 处两个钩码挂在 A 处，把 D处的一个钩码挂在 C处，杠杆左侧力与力臂的积为 2G×2L，右侧力与力臂的积为 G×L，因 2G×2LG×L，所以木板不会平衡，故D 错误；故选 C23某建筑工地要将同