简单机械难题及答案1

简单机械难题及答案1一、简单机械选择1.如图所示，物体浸没在水中，工人用200N的拉力F在10s内将重为400N的物体匀速提升2m,物体没有露出水面，此时滑轮组的机械效率是80%,不计绳重和摩擦,g=10N/kg,则下列说法中正确的是（）A.物体露出水面前，工人匀速提升重物时拉力的功率为40WB.物体在水中受到的浮力为320/VC.物体的体枳为8x10-3^3D.物体露出水面后，此滑轮组提升该物体的机械效率将小于80%【答案】C【解析】【详解】A.由图知，n=2,拉力端移动的距离：s=2h=2x2m=4m,拉力端移动的速度：v=s/t=4m/10s=0.4m/s,拉力的功率：P=Fv=200Nx0.4m/s=80W,故A错：B.滑轮组的机械效率：片W向/W总二（G-F浮）h/Fs=（G-F浮）h/Fx2h=G-F>?72F=400N-FZ2x2OON=8O%,解得：F.i?=80N,故B错；C.由F浮=p水Vjjg得物体的体积：£V柞=F；〃pg=80N/lxl03kg/m3xl0N/kg=8xl0-3m3,故C正确；D.物体露出水面后，没有了浮力，相当于增加了提升物体的重，增大了有用功，不计绳重和摩擦，额外功不变，有用功和总功的比值变大，此滑轮组提升该物体的机械效率将大于80%,故D错。2.如图所示，动滑轮重为1N,拉力F为5N,则重物G和弹簧秤读数为G为4N,弹簧秤读数为5NG为9N,弹簧秤读数为10NG为10N,弹簧秤读数为5NG为9N,弹簧秤读数为5N【答案】D【解析】此时弹簧秤与拉力F共同承担重物和滑轮的重力，因拉力F为5N,所以弹簧秤读数也为5N；1N+G=1ON,所以g=9N,故选项D正确：故选D.3.用如图所示的滑轮组拉动水平地面上重1000N的物体A,使物体A在4s内匀速前进了4m,物体A受到地面的摩擦力「300N,所用拉力F=120N,忽略绳重、滑轮重及绳与滑轮间的摩擦.下列说法中正确的是A.绳子自由端在4s内移动了8mB.物体A重力做功的功率为1000WC.物体A克服摩擦力做的功为480JD,滑轮组的机械效率约为83.3%【答案】D【解析】【详解】A.由题图可知，承担物体拉力的绳子的股数〃=3,因此物体A在4s内匀速前进了4m,则绳子自由端在4s内移动了s^f=3x4m=12m。故A错误。B.物体在重力方向上没有做功，所以物体A重力做功的功率为0,故B错误。C.物体A克服摩擦力做的功Wftfll=/s=300Nx4m=1200J,故C错误。D.由题可知：物体A克服摩擦力做的功皿团月s=300Nx4m=1200J,拉力F所做的总功Wg=Fs的产120Nxl2m=1440J,所以滑轮组的机械效率〃=^11x100%=^221x100%、83.3%/%/°1440J/0，故D正确为答案。4.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£做的功是额外功C.绳子自由端的拉力尸做的功是总功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E做的功为令.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错；C、绳子自由端的拉力尸做的功包括有用功、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C..一均匀木板48,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由八向8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/支，重力的力臂为卜，支持力的力臂为/支，根据杠杆平衡条件可得：/IlG/g,水平力尸由A向B缓慢匀速推动木块，尸文的力臂在减小，重力G及其力臂L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，水平推力尸也逐渐增大，故A符合题意，BCD不符合题意。.如图所示的装置，重100N的物体A在水平面做匀速直线运动，作用在绳自由端的拉力F是20N,则下列判断正确的是（不计滑轮重和滑轮间摩擦）iaq///////////J/////，，，牙）/J，〉/A.作用在物体A上水平拉力是100NB.作用在物体A上水平拉力是20NC.物体A受到的滑动摩擦力是80ND.物体A受到的滑动摩擦力是40N【答案】D【解析】【详解】AB.根据二力平衡的条件进行分析，因为有两条绳子作用在动滑轮上，所以作用在物体A上的水平拉力F=2x20N=40N;故AB错误；CD.因为物体匀速运动，所以摩擦力等于作用在A上的水平拉力，大小为40N,故C错误，D正确。.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.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FiL]=F2l_2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；8.人直接用F：的拉力匀速提升重物，所做的功是及；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民，所做的功是艮（）A.Fi一定大于FtB.Fi一定小于F2C.%一定大于D.只有艮大于"，方才大于【答案】C【解析】【详解】AB.直接用&的力匀速提升重物，则FrG,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，则无法比较凡与Fz的大小.故A、B均错误；CD.直接用Fi的力匀速提升重物，所做的功是：Wi=Wftm=Gh；使用滑轮匀速提升该重物到同一高度，即WffUj-Gh；但由于至少要克服摩擦力做额外功，故

故C正确、D错误。故选Co9.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800JB.工人做的总功为500JC.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：卬行=Gh=400Nx2m=800J,A选项正确。W^=Fs=250Nx4m=1000J,W^=Fs=250Nx4m=1000J,B选项错误。C.滑轮组的机械效率：Wq800JJ]=——-==80%,叱，1000JC选项错误。D.拉力做功的功率:尸.曙=ioow'D选项错误。10.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W=Fs计算该过程拉力F做的功；利用W产Gh求出有用功，利用W软=V5-W口求出额外功，然后利用W^nfs计算货物箱在斜面上受的摩擦力大小；（2）利用PW%i=—求拉力做功功率；（3）由n=/求斜面的机械效率.t卬总【详解】AC,拉力F做的功：W^=Fs=150Nx3m=450J；有用功：Wftnj=Gh=5OONxO.6m=3OOJ,额外功：川极=3%-W制=450J-300J=150J,由W^=fs可得，物体在斜面上受到的摩W150JW450J擦力：f=—=——=50N,故A正确、C错误；B.拉力的功率：P=）=--s3加t6s明300J=75W,故B错：D.斜面的机械效率：n=e=x100%Q66.7%,故D错误.故45（X7选A.11.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8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（）甲乙A.拉力Fi小于拉力F2B.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=L（G为+G劝），m=2,所以绳端的拉力：Fi=4（G构n2

+GG,F2V（G的+G动），所以Fi>F?,故A错误；因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，w曲=G®jh,W朋=0构11,所以利用滑轮组“有用做的有用功相同、额外功相同，则总功相同；因为广♦产，所以两滑轮组的机械效率相W总同，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,m=2,m=3,提升物体的高度h相同，所以s「2h,S2=3h,则S#S2，故D错误；12.下列说法中正确的是A.机械效率越高，机械做功一定越快B.做功越多的机械，机械效率一定越高C.做功越快的机械，功率一定越大D.功率越大的机械做功一定越多【答案】C【解析】机械效率越高，表示有用功与总功的比值越大，功率表示做功快慢，功率越大，机械做功一定越快.机械效率与功率没有关系，故A错误.做功越多的机械，有用功与总功的比值不一定大，机械效率不一定高，故B错误.功率是表示做功快慢的物理量，做功越快的机械，功率一定越大，故C正确，符合题意为答案.功等于功率与时间的乘积，时间不确定，所以功率越大的机械做功不一定越多，故D错误..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Fi和F2,拉力做功的功率分别为Pi和P2,两装置的机械效率分别为和小（忽略绳重和摩擦）.则下列选项正确的是正确的是a.Fi>Fa.Fi>F2ni<n2Pi<P2C.F1<F2I1<I2P1<P2【答案】B【解析】B.Fi>F2小=伙Pi=PiD.Fi<F2Qi>r)2Pi>P2【详解】甲滑轮组n是2,乙滑轮组n是3,乙更省力.由于两个滑轮组做的有用功相同，额外功相同，它们的机械效率也相同.在相同时间内做的总功相同，它们的功率也相同.故B正确..质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼.已知工人在lmin内将货物匀速提高6m,作用在钢绳的拉力为400N,滑轮组的机械效率随货物重力的变化如图乙所示（机械中摩擦和绳重均不计）.下列说法正确的是A.作用在钢绳上的-拉力的功率为400WB.动滑轮的重力为200NC.人对绳子的最大拉力为1000ND.该滑轮组的最大机械效率为83.3%【答案】B【解析】【分析】（1）由图可知，n=3,则绳端移动的距离S=,利用W=求拉力做的功，再利用Wp=7求拉力的功率；（2）由图乙可知，物重G=300N时，滑轮组的机械效率n=60%,利用卬行GhGhG〃=3=丁=寸=77■求拉力；因机械中摩擦力及绳重忽略不计，拉力%FsF3h3Ff=；（G+G动），据此求动滑轮重力；（3）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力等于工人的重力;（4）利用/=g（G+G,p求提升的最大物重，滑轮组的最大机械效率==G鼠大＞=G鼠大/大一吃一（G最大+G动）厂（G最人+G动）-【详解】

（1）由图可知,n=3,则绳端移动的距离:5=uh=3x6m=18m，拉力做的功：W^=Fs=400Nxl8m=7200J,拉力的功率：P=Ilk=Z£22I=i2ow,故a错;/60s（2）由图乙可知,物重G=300N时,滑轮组的机械效率q=60%,W有GhGhG.cG300N50。N根据〃=豆一k=两=彳可得：拉力=3^7=3x6O%=3因机械中摩擦力及绳重忽略不计，则尸=g（G+G动），所以，G^=/?F-G=3x^N-200N=300N,故B正确；（3）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力:尸人=G人=mg=60kgxlON/kg=600N,故C错；（4）由尸=］（G+G动）口J得，提升的最大物重:G大=〃尸大一G动=3x600N-200N=1600N,机械中摩擦和绳重均不计，则滑轮组的最大机械效率:G最大hGG最大hG最大卬总（G最大+G动）/?（G最大+G动）1600NxlOO%=88.9%1600N+200N错.故选错.故选B.15.如下图所示的四种机械提起同一重物，不计机械自重和摩擦，最省力的是【答案】D【解析】【详解】根据题意知道，在不计机械自重和摩擦的条件下使用的简单机械;A.图的杠杆提升重物时，由于动力臂小于阻力臂，所以是费力杠杆，即F>G：B.用图中的杠杆提升重物时，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，即F=G：C.图中滑轮组承担物重的绳子的有效股数是：〃二2,所以，绳端的拉力是：D.图中滑轮组承担物重的绳子的有效股数是:n=3所以，绳端的拉力是：综上所述，只有D图中的机械最省力。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n=kxioo%可知，总功相同，有用功越大的机械，机械效率越高，故d正确..在使用下列简单机械匀速提升同一物体的四种方式，所用动力最小的是（不计机械自重、绳重和摩擦）（）【答案】D【解析】不计机械自重绳重和摩擦，即在理想状况下：A.图示是一个定滑轮拉力后=3：B.根据勾股定理知11=产力=31口图中为斜面,Rx5m=Gx3m,得到F2=0.6G：C.如图所L?2L+3L5Lg2示，由图可知42L2,由杠杆平衡条件可得：F3XL尸GxLg,拉力F3=GxA%=10.4G：D.由图示可知,滑轮组承重绳子的有效股数n=3,拉力F4=?G；因此最小拉力是F』；故选：D。点睛：由图示滑轮组，确定滑轮组的种类，根据滑轮组公式求出拉力B、F4；由勾股定理求出斜面的高，根据斜面公式求出拉力F2的大小；由图示杠杆求出动力臂与阻力臂的关系，然后由杠杆平衡条件求出拉力F3；最后比较各力大小，确定哪个拉力最小。.农村建房时，常利用如图所示的简易滑轮提升建材。在一次提升建材的过程中，建筑工人用400N的拉力，将重600N的建材在10s内匀速提高3m。不计绳重及摩擦，则下列判断正确的是（）A.该滑轮的机械效率片75%B.滑轮所做的有用功为1200JC.滑轮自身的重力为100ND.绳子自由端移动的距离大小为3m【答案】A【解析】【详解】AB.滑轮所做的有用功为：W（!fllJ=Gh=600Nx3m=1800J,因为是动滑轮，所以拉力移动的距离是物体提高距离的2倍，即6m,则拉力做的总功为：W.a=Fs=400Nx6m=2400J,所以动滑轮的机械效率为:〃=%1Xl00%=国奥X100%=75%,必2400J故A正确，B错误；C.不计绳重及摩擦，则拉力为：f=L（g+gq,2砌那么动滑轮的重为：G^=2F-G=2x400N-600N=200N,故C错误；D.由图知，使用的是动滑轮，承担物重的绳子股数〃=2,绳子自由端移动的距离为：s=nh=2x3m=6m,故D错误；故选A。.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700N,当他沿水平方向用400N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100NB.若工人拉动绳子的速度为0.5m/s,则4s后，绳子的拉力所做的功为1400JC.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，尸=』（6物+6动），2滑轮组的动滑轮所受的重力：X400N-700N=100N,故A正确；B、绳子移动的距离,5=ri=0.5m/sX4s=2m,绳子的拉力所做的功：g=/s=400NX2m=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枳，与绳子的不同速度无关，大小监尸s,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，/=；（G物+G动），当重物G换为质量更大的物体时，尸将变大，更费力，故D错误.故选A.21.用如图所示的滑轮组在10s内将300N的重物匀速提升3m,已知动滑轮重30N,不计绳重与摩擦，则A.利用滑轮组所做的有用功是450JB.绳子自由端移动的速度是0.9m/sC.拉力的功率是99WD.滑轮组的机械效率是80%【答案】C【解析】利用滑轮组所做的有用功：IVw=G/）=300Nx3m=900J,故A错误：拉力做的功：W,&=（G+G动）/）=（300N+30N）x3m=990J,拉力的功率：P=VV/f=990W10s=99W,故C正确；滑轮组的

机械效率：H=W,3x100%=900J/990Jx100%^90.9%,故D错误；由图可知，〃=2,则绳端移动的距离：s=n/7=2x3m=6m,绳子自由端移动的速度：v=s/f=6m/10s=0.6m/s,故B错误，故选最22.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亚=6卜可知是相同的，故D正确.23.如图所示，可绕0点转动的轻质杠杆，在D点挂一个重为G的物体M.用一把弹簧测力计依次在A、B、C三点沿与圆0相切的方向用力拉，都使杠杆在水平位置平衡，读出三次的示数分别为F1、尸2、F3,它们的大小关系是Fi=F2=F3=GF1<F2<F3<GFi>F2>F?>GFi>F2-F3-G【答案】A【解析】【分析】利用杠杆平衡条件分析，当阻力和阻力臂不变时，如果