2020-2021年简单机械难题及答案经典

2020-2021年简单机械难题及答案经典一、简单机械选择题1.如图，用滑轮组将600N的重物在10s内匀速提升了2m,动滑轮重为100N（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是A.绳子自由端拉力的功率是70WB.滑轮组的机械效率是85.7%C.提升重物的过程中所做的额外功是400J400N时，滑轮组的机械效率将变大D.400N时，滑轮组的机械效率将变大【答案】B【解析】A.根据图示可知,A.根据图示可知,n=2,不计绳重和摩擦，拉力:F=1(G+G轮)=1(600N+100N)=350N,拉力端移动距离:s=2h=2X2m=4中总功:W总=55=35034m=1400J,拉力的功率:>W总1400J>W总1400JP=—=t10s=140W；故A错;B.有用功:W有用=Gh=600NX2m=1200J,滑轮组的机械效率:W1200J年丁==85.7%W总1400J故B正确；C.提升重物的过程中所做的额外功：W额=W总-W有用=1400J-1200J=200J,故C错；D.当提升重物的重力减小为400N,做的有用功就变小，而额外功几乎不变，有用功和总功的比值变小，故滑轮组的机械效率变小，故D错；2.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。E、F2始终沿竖直方向；图甲中OB=20A图乙中动1t轮重为60N,重物上升速度为0.01m/s。不计杠杆重、绳重和摩擦，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Fi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0B=20A,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1__1和摩擦，则F2-(GG动)一(300N60N)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=300NX0.5m150J,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/s3=0.03m/s,则乙方式F2的功率为：PWFslF2v绳120N0.03m/s3.6W,故D正确。故选D。3.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RC、D选项错误；.如图所示，工人利用动滑轮吊起一袋沙的过程中，做了300J的有用功，100J的额外功，则该动滑轮的机械效率为（）A.75%B.66.7%C.33.3%D.25%【答案】A【解析】试题分析：由题意可知，人所做的总功为W小有+W额=300J+100J=400J故动滑轮的机械效率为y]=Wr/W总=300J400J=75%,故应选A。【考点定位】机械效率.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.6.用如图所示滑轮组提起重G=320N的物体，整个装置静止时，作用在绳自由端的拉力F=200N,则动滑轮自身重力是（绳重及摩擦不计）G120N80N60ND.无法计算【答案】B【解析】【详解】由图可知，n=2,由题知，G物=320N,F=200N,•••不考虑绳重和摩擦，『三;相轮），1即：200N=_〔320N+G姐），•••动滑轮重：G轮=80N.7.如图所示甲、乙两套装置所用滑轮质量均相等，用它们分别将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度.若Gi=G2,所用竖直向上的拉力分别为F1和F2,拉力做功的功率分别为P1和P2,两装置的机械效率分别为邙和平（忽略绳重和摩擦）.则下列选项正确的是

B.F1>F2;ri>邛；P1>P2D.FivF2；印>砰B.F1>F2;ri>邛；P1>P2D.FivF2；印>砰；Pi>P2C.FivF2；r）iv砰；PivP2【答案】A【解析】【详解】1不甘绳重及摩擦，因为拉力F=-（G+G轮），n1=2,n2=3,所以绳子受到的拉力分别nTOC\o"1-5"\h\z11,为：Fi=—（Gi+G轮），F2=—（G2+G轮），故Fi>F2；故CD错误；23因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额=6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；,Wr用一『……由打=可知，机械效率相同，"=作；W又因为所用时间相同，由P=一可知，拉力做功的功率Pi=P2,故B错误，A正确.t故选A..如图为工人用力撬起石头的情景，小亮在图中画出了四个作用于硬棒上的力，其中能正确表示工人左手施力且最省力的是（）A.FiB.F2C.F3D.F4【答案】C【解析】解答：因为由图可知，四个力中F3的力臂最长，所以根据杆杆平衡条件可知，最省力的是沿F3方向.故选C..如图所示，一长为L的直杆可绕。点转动，杆下挂一所受重力为G的物块，刚开始直杆与竖直方向夹角为60o.为了安全下降物块，用一个始终水平向右且作用于直杆中点的拉力F,使直杆缓慢地转动到竖直位置（可以认为杠杆每一瞬间都处于平衡状态），则下列说法正确的

A.拉力F的大小保持不变1B.拉力F和物块重力G是一对平衡力C.这个过程中物块重力所做的功为1GLD.这个过程中直杆一直都是费力2杠杆【答案】C【解析】【详解】A.由图知，杠杆由与竖直方向成60。角逐渐转到竖直位置时，由于拉力始终水平，所以其力臂逐渐变大；物体对杠杆拉力为阻力，转动过程中阻力臂逐渐变小；由杠杆平衡条件可知拉力F逐渐变小，故A错误；B.拉力F和物块重力大小不等、不一条直线上，不作用在一个物体上，所以不是一对平衡力，故B错误；.1.一一C.杠杆由与竖直万向成60角时，杠杆右端局度h—L,转到竖直位置时杠杆下端局度2.1,降到L处，所以物体下降高度VhL-L—L,所以物体重力做功21WGVh-GL,故C正确；2D.当杠杆转到竖直位置时，阻力臂为0,杠杆为省力杠杆，故D错误。10.如图用同一滑轮组分别将两个不同的物体A和B匀速提升相同的高度，不计绳重和摩擦的影响，提升A的过程滑轮组的机械效率较大，则下列判断正确的是①A物体比B物体轻②提升A的拉力较大③提升A所做的额外功较少④提升A做的有用功较多B.B.只有②④D.只有①④A.只有①③C.只有②③【答案】B【解析】【详解】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知，提升A和B所做额外功相同，不计绳重………—…WW与摩擦的影响，滑轮组的机械效率：=——=,额外功相同，提升A物体时滑轮W息WW组的机械效率较大，所以提升A物体所做的有用功较大，由于提升物体高度一样，所以A物体较重，提升A物体用的拉力较大，故ACD错误，B正确。11.如图所示，属于费力杠杆的是【答案】A【解析】【详解】A、用镣子夹物品时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；B、汽水扳子开瓶盖时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；C、用手推车推货物，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；D、用羊角锤起钉子，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆.故选A.【点睛】此题考查的是杠杆的分类和特点，主要包括以下几种：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂..物体做匀速直线运动，拉力F=60N,不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，则物体受到的摩擦力是A.60NB.120NC.20ND.180N【答案】D【解析】【分析】分析滑轮组的动滑轮绕绳子的段数，不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，根据1得到物体受到的摩擦力。【详解】从图中得到动滑轮上的绳子段数为3,不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，物体受到的摩擦力：f=3F=3X60N=180N。故选D。【点睛】本题考查滑轮组的特点，解决本题的关键要明确缠绕在动滑轮上的绳子的段数。.如图所示，滑轮组的每个滑轮质量相同，用它们将重为Gi、G2的货物提高相同的高度(不计绳重和摩擦)，下列说法正确的是GiGA.用同一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变B.若Gi=G2,则甲的机械效率大于乙的机械效率C.若Gi=G2,则拉力Fi与F2所做的总功相等D.若Gi=G2,则甲、乙滑轮组所做的额外功相等【答案】B【解析】【分析】(i)同一滑轮组提起重物不同时，所做的额外功相同，有用功不同，根据机械效率为有用功和总功的比值判断滑轮组机械效率是否变化；(2)滑轮组所做的总功为克服物体的重力和动滑轮重力所做的功，根据W=Gh比较两者所做总功之间的关系；(3)滑轮组所做的有用功为克服物体重力所做的功，根据W=Gh比较两者的大小，再根据机械效率为有用功和总功的比值比较两者机械效率之间的关系；(4)根据W=Gh比较有用功的大小.【详解】A.用同一个滑轮组提起不同的重物时，额外功不变，但有用功不同，有用功和总功的比值不同，则滑轮组的机械效率不同，故A错误；BC.若Gi=G2,且货物被提升的高度相同，根据亚有=6物h可知，两滑轮组所做的有用功

相等；不计绳重和摩擦，拉力所做的总功为克服物体重力和动滑轮重力所做的功，因甲滑轮组只有1个动滑轮（即动滑轮重更小），所以由Wx（G物+G动）h可知，甲滑轮组做的总功W小于乙滑轮组做的总功，由」可知，甲滑轮组的机械效率高，故B正确，C错误;W心、D.两物体被提升的高度相同，动滑轮的重力不同，根据W=G动h可知，甲、乙滑轮组所做的额外功不相等，故D错误.故选B.【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，使用滑轮或滑轮组时，额外功为提高滑轮做的功、克服摩擦及绳子重做的功.14.如图所示，甲、乙是固定在水平地面上的两个光滑斜面，长度分别为4m、5m,高度相同.两个工人分别用沿斜面向上的拉力F甲、F乙把完全相同的工件从斜面底端匀速地拉到斜面顶端，且速度大小相等.此过程拉力F甲、F乙所做的功分别为W甲、W乙，功率分别为P甲、P乙，机械效率分别为刀甲、刀乙.下列说法正确的是（）甲乙A.F甲：F乙=5：4B.W甲：W乙=5：4C.P甲：P乙=4：5D.y1甲：刀乙=4：5【答案】A【解析】Gh74;5,Gh74;5,故a正Gh45F甲A.斜面光滑，则不做额外功，所以WkW总，即Gh=Fs,可彳导:—确；B,因为W*W,『Gh.两斜面高相同，工件也相同，所以两力做功相等，即W甲：W乙二1：1,故B错误；C,由A知，F甲：F乙=5：4,且速度大小相等.根据P二Fv得，P甲：P乙二F甲：F乙=5:4,故C错误；D,不做额外功时，两次做功的效率都为100%,所以刀甲：刀乙=1：1.故D错误.15.用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率刀与物重G物的关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出刀与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（）列说法正确的是（）A.同一滑轮组机械效率刀随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2ND.当G物=6N时，机械效率Y]=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Y]w有用功，所以总功一定大于有用功；由公式Y]w有用知：机械效率一定小于1,即同一滑轮组机械效率刀随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，网网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〃W额，所以总功相同，由引士--相同，由引士--可知，两装置的机械效率相同，即琳总"=邛.故B错误;C、由图可知，G=12N,此时Y]=80%则12NC-Gh12NC-（G+G动）X3h=G+Gyf即80%=12N+G动，解得G动=3N，故C错误；D、G物=6N时，机械效率Y]国有用w有用旗M00%=G'M00%=6NY]国有用w有用旗M00%=G'M00%=6NM00%=—X100%=66.7%故D正确.故选D.16.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（甲乙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，由亚有=6卜可知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=6动h可知W甲额=W乙额，2,n2=3,不计绳重及摩擦，则因为W息=W额=6动h可知W甲额=W乙额，2,n2=3,不计绳重及摩擦，则(G+G动)=?X(100N+10N)=55N,F乙=*(G+G1动）=^X（100N+10N）=36.7N<F甲，故A不正确。B.F甲与F乙做的功均为总功，由于W总甲C.由于W甲有=W乙有,W总甲=WC.由于W甲有=W乙有,W总甲=W总乙，根据Y]=M宿Y]=M宿亚月可知，rp=刀乙，故C不正确；D.%拉力做功的功率P=1油于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.17.建筑工人用如图所示的滑轮组，在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动2m的过程中，所用的拉力大小为375N,物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍.在此过程中下列说法正确的是（）A.绳子自由端沿水平方向移动了6mB.物体受到的拉力为750NC.拉力F的功率为750WD.滑轮组的机械效率为80%【答案】D【解析】【详解】A.由图可知，n=2,则绳子自由端沿水平方向移动的距离s=nsA=2x2m=4m故A错误；B.物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，则物体受到的拉力FA=f=0.4G=0.4X1500N=600NB错误；C拉力F做的功Wa=Fs=375N><4m=1500J则拉力F的功率p¥史里®-=375W,故C145错误；D.有用功W"Fasa=600NX2m=1200J则滑轮组的机械效率Y]W有Y]W有IL'JUj匹x100%砌X100%=80%故D正确;18.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绳纤自由端移动的距离是2m③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：物2%22m=4m；故②错误；拉力做的功：W息Fs绳30N4m=120J；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=£$物=45NX2m=90J,滑轮组的机械效率：W90J—100%——100%=75%故③正确；W120J④.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：FA=f=45N;故④错误；

故ABD错误，C正确。G2=38N,甲乙两种19.如图所示，每个滑轮的重力相等，不计绳重和摩擦力，GiG2=38N,甲乙两种情况下绳子在相等拉力F作用下静止。则每个动滑轮的重力为（）A.3NB.6NC.11NA.3NB.6NC.11ND【答案】B【解析】【分析】分析可知滑轮组承担物重的绳子股数n,不计绳重和摩擦力，拉力F=拉力相同，据此列方程求动滑轮的重力。【详解】由图知，承担物重的绳子股数分别为：ni=3,n2=2,滑轮的重力相等，1为G轮，不计绳重和摩擦力，则拉力分别为：Fi=—（Gi+G轮），F2=31~11,由题知F〔=F2,所以一（G1+G轮）=—（G2+G轮），即：—（60N+G323轮），解答动滑轮的重力：G轮=6N。故选：Bo22N1，一一、…—（g+g轮），因为n设动滑轮的重力1，—（G2+G轮），2、1,轮）=—（38N+G220.C点为硬棒AD的重心，硬棒可绕A点转动。在棒的20.C点为硬棒AD的重心，硬棒可绕A点转动。在棒的B点施加力,F1的方向沿00A.F1>GB.F1=亘GS2C.重力的力臂等于S1D.F1方向沿OO'线向下【答案】A【解析】【详解】AB.由图像可得，A点到Fi的距离为S2,若令A点到重力的距离为S3,根据杠杆的平衡条件“动力X动力臂=阻力X阻力臂”可知FiS2GS3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；D.Fi与G在支点同侧，重力方向竖直向下，所以Fi的方向应该向上，故D选项错误，不符合题意。21.如图所示，某人用扁担担起两筐质量为mi、m2的货物，当他的肩处于O点时，扁担水平平衡，已知li>l2,扁担和筐的重力不计。若将两筐的悬挂点向。点移近相同的距离△I,则TOC\o"1-5"\h\zj/1~~打—-A.扁担仍能水平平衡B.扁担右端向下倾斜、VIC.要使扁担恢复水平平衡需再往某侧筐中加入货物，其质量为（m2-mil2liVID.要使扁担恢复水平平衡需再往某侧筐中加入货物，其质量为（m2-mi）■—~12V【答案】D【解析】【详解】AB.原来平衡时，migli=m2g|2,由图知，Ii>l2,所以mi<m2,

设移动相同的距离？1,则左边：mig(11-A)=migli-m〔gA,右边：m2g(12-Al)=m2g12-m2gA1,因为mi<m2,所以miA1g<m2^1g,则mi(li-Al)g>m2(12-Al)g,则杠杆的左端向下倾斜，故AB错误;CD.因为mi(li-△)g>m2(l2-Al)g,故往右边加入货物后杠杆平衡，即：mi(li-Al)g=(m2+m)(l2-Al)g,且migli=m2gl2,，口，Vl得m=(m2-mi),故C错庆，D正确。l2Vl22.用图所示装置提升重为350N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200NC.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；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：匚GG轮350N50N田D=施F200N,故B正确；22n=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.