《简单机械》单元测试题(含答案)

《简单机械》单元测试题(含答案)一、简单机械选择题1．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3mB．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，则拉力做功为：，故B错误；C、滑轮组的机械效率，故C正确；D、拉力F的功率，故D错误．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。2．如图是抽水马桶水箱进水自动控制的结构原理图，为一可绕固定点转动的轻质杠杆，已知，端用细线挂一空心铝球，质量为．当铝球一半体积浸在水中，在端施加的竖直向下的拉力时，杠杆恰好在水平位置平衡．（，）下列结果正确的是A．该铝球空心部分的体积为B．该铝球的体积为C．该铝球受到的浮力为D．该铝球受到的浮力为【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，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：，由杠杆平衡的条件可得：FA×OA=FB×OB，，铝球受到的浮力：，铝球排开水的体积：，铝球的体积：，则空心部分的体积：．【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．3．如图所示，用滑轮组在4s内将重为140N的物体匀速提升2m，若动滑轮重10N，石计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。则在此过程中，下列说法正确的是A．拉力F为75NB．绳子自由端向上移动了4mC．滑轮组的机械效率约为93.3%D．提升200N重物时，滑轮组机械效率不变【答案】C【解析】【详解】A．由图可知，n=3，不计摩擦及绳重，拉力：F=（G+G动）=×（140N+10N）=50N，故A错误；B．则绳端移动的距离：s=3h=3×2m=6m，故B错误；C．拉力做功：W总=Fs=50N×6m=300J，有用功：W有用=Gh=140N×2m=280J，滑轮组的机械效率：=×100%=×100%≈93.3%，故C正确。D．提升200N重物时，重物重力增加，据===可知滑轮组机械效率变大，故D错误。4．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=3×60N=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。5．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．6．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．7．用图中装置匀速提升重为100N的物体，手的拉力为60N，滑轮的机械效率为（）A．16.7% B．20% C．83.3% D．100%【答案】C【解析】【详解】由图可知，提升重物时滑轮的位置跟被拉动的物体一起运动，则该滑轮为动滑轮；∴拉力移动的距离s=2h，η=====≈83.3%．8．为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，设置了如图甲所示的滑轮组装置。当用如图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示。（不计绳重和绳与轮之间的摩擦）。下列计算结果不正确的是A．0s～1s内，地面对物体的支持力大于10NB．1s～2s内，物体在做加速运动C．2s～3s内，拉力F的功率是100WD．2s～3s内，滑轮组的机械效率是83.33%【答案】C【解析】【详解】（1）由图乙可知,在0∼1s内,拉力F＝30N.取动滑轮和重物为研究对象,受到向下的重力G和G动,向上的支持力F支,及三根绳子向上的拉力F′作用，处于静止状态；地面对重物的支持力F支＝G−F′＝G−3F拉+G动＝100N−3×30N+G动＝G动+10N10N，故A正确；（2）由图丙可知，1s～2s内，物体在做加速运动，故B正确；（3）由图可知在2∼3s内,重物做匀速运动,v3＝2.50m/s,拉力F3＝40N，因为从动滑轮上直接引出的绳子股数（承担物重的绳子股数）n＝3，所以拉力F的作用点下降的速度v′3＝3v3＝3×2.50m/s＝7.5m/s，拉力做功功率（总功率）:P总＝F3v′3＝40N×7.5m/s＝300W，故C错误；滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%83.33%，故D正确。故选C.【点睛】由滑轮组的结构可以看出，承担物重的绳子股数n＝3，则拉力F移动的距离s＝3h．（1）已知滑轮组绳子的段数n和拉力F拉，物体静止，设滑轮组对物体的拉力F′，其关系为F拉＝（F′+G动）；地面对物体的支持力等于物体对地面的压力，等于物体的重力G减去整个滑轮组对物体的拉力F′；（2）由F-t图象得出在1～2s内的拉力F，由h-t图象得出重物上升的高度，求出拉力F的作用点下降的距离，利用W＝Fs求此时拉力做功．（3）由F-t图象得出在2～3s内的拉力F，由v-t图象得出重物上升的速度，求出拉力F的作用点下降的速度，利用P＝Fv求拉力做功功率，知道拉力F和物重G大小，以及S与h的关系，利用效率求滑轮组的机械效率．9．如图所示，一长为L的直杆可绕O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 B．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 D．这个过程中直杆一直都是费力杠杆【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；C．杠杆由与竖直方向成60°角时，杠杆右端高度，转到竖直位置时杠杆下端高度降到L处，所以物体下降高度，所以物体重力做功，故C正确；D．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．在不计绳重和摩擦的情况下利用如图所示的甲、乙两装置分别用力把相同的物体匀速提升相同的高度．若用η甲、η乙表示甲、乙两装置的机械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功，则下列说法中正确的是A．η甲＝η乙，W甲＝W乙B．η甲＞η乙，W甲＞W乙C．η甲＜η乙，W甲＜W乙D．η甲＞η乙，W甲＜W乙【答案】A【解析】【详解】物体升高的高度和物体重力都相同，根据公式W=Gh可知做的有用功相同；由图可知，动滑轮个数相同，即动滑轮重力相同，提升的高度相同，不计绳重和摩擦,则拉力做的额外功相同．有用功相同、额外功相同，则总功相同，即W甲＝W乙．根据η=可知，机械效率相同，即η甲＝η乙．故A符合题意．11．下列关于功、功率、机械效率的说法中正确的是A．机械效率越大，做的有用功一定越多B．功率越大，做功越快C．有力作用在物体上，力一定对物体做了功D．功率小，机械效率也一定低【答案】B【解析】【详解】A．因为机械效率是有用功与总功的比值，所以机械效率越大，做的有用功不一定越多，故A错误；B．功率是表示做功快慢的物理量，功率越大，做功越快，故B正确；C．有力作用在物体上，物体力的方向上没有移动距离，力不做功，故C错误；D．机械效率是有用功与总功的比值，与功率的大小无关，故D错误．12．如图所示，用一滑轮组在5s内将一重为200N的物体向上匀速提起2m，不计动滑轮及绳自重，忽略摩擦。则A．物体上升的速度是2.5m/s B．拉力F大小为400NC．拉力F的功率为40W D．拉力F的功率为80W【答案】D【解析】【详解】A．由得体的速度：故A项不符合题意；B．图可知，绳子段数为，不计动滑轮及绳自重，忽略摩擦，则拉力：故B项不符合题意；CD．绳子自由端移动的速度：拉力F的功率：故C项不符合题意，D项符合题意。13．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。14．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．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）．则下列说法正确的是A．斜面上的摩擦力是50N B．拉力的功率是50WC．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＝求拉力做功功率；（3）由η＝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＝＝＝50N，故A正确、C错误；B.拉力的功率：P＝＝＝75W，故B错；D.斜面的机械效率：η＝×100%66.7%，故D错误．故选A．16．骑自行车上一个陡坡时，有经验的同学会沿S型路线骑行，他这样做是为了（）A．缩短上坡过程中所走的路程 B．减少上坡过程中所做的功C．减小上坡过程中所施加的力 D．缩短上坡过程中所用的时间【答案】C【解析】【详解】A．上坡时，自行车上升的高度不变，走S形路线所走的路线较长，A不符合题意．B．使用任何机械都不省功，B不符合题意．C．上坡时，走S形路线所走的路线较长，相当于增长了斜面的长度，斜面越长越省力．C符合题意．D．速度一定，走S形路线所走的路线较长，所用的时间较长．D不符合题意．17．下图是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式（不计机械重和摩擦），其中所需动力最小的是（）A． B．C． D．【答案】D【解析】【详解】在A的斜面中，存在F1×4m=G×2m，故F1=；在B的滑轮组中，n=3，故F2=；在C的定滑轮中，不省力，故F3=G；在D的杠杆中，存在F4×4l=G×l，故F4=；可见所需动力最小的是D．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．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，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．20．下图为“测滑轮组机械效率”的实验．在弹簧测力计拉力作用下，重6N的物体2s内匀速上升0.1m，弹簧测力计示数如图示（不计绳重与摩擦）．下列说法错误的是（）A．弹簧测力计的拉力是2.4NB．物体上升的速度为0.05m/sC．弹簧测力计拉力的功率为0.12WD．滑轮组的机械效率约83.3％【答案】C【解析】分析：由图可知使用滑轮组承担物重的绳子股数n，拉力端移动的距离，利用求拉力做的总功，再利用求功率；已知物体的重力和上升高度，利用求有用功，滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。解答：由图可知，弹簧测力计的拉力是2.4N，故A正确；物体2s内匀速上升0.1m，物体上升的速度为，故B正确；n=3，拉力端端移动距离，拉力做的总功为：；拉力的功率为：，故C错误；拉力做的有用功为：；滑轮组机械效率为：。故D正确；故答案为C【点睛】本题考查了使用滑轮组时有用功、总功、功率、机械效率的计算，根据题图确定n的大小（直接从动滑轮上引出的绳子股数）是本题的突破口，灵活选用公式计算是关键。21．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η=75% B．滑轮所做的有用功为1200JC．滑轮自身的重力为100N D．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有用=Gh=600N×3m=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总=Fs=400N×6m=2400J，所以动滑轮的机械效率为：，故A正确，B错误；C．不计绳重及摩擦，则拉力为：，那么动滑轮的重为：G动=2F-G=2×400N-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n=2，绳子自由端移动的距离为：s=nh=2×3m=6m，故D错误；故选A。22．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，最终将达到100%B．当G物=12N时，弹簧测力计读数为5NC．此滑轮组动滑轮的重力为4ND．G物不变，改变图甲中的绕绳方式，滑轮组机械效率将改【答案】B【解析】【分析】（1）使用机械时，人们为完成某一任务所必须做的功叫有用功；对完成任务没有用，但又不得不做的功叫额外功；有用功与额外功之和叫总功。有用功与总功的比值叫机械效率；（2）不计绳重和摩擦，结合图中信息，根据求得动滑轮的重力，再计算G物=12N时弹簧测力计读数；（3）G物不变，改变图甲中的绕绳方式，分别将同一物体匀速提高到相同高度，做的有用功相同；克服动滑轮做的额外功相同，由此分析机械效率的变化情况。【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做额外功，所以总功一定大于有用功；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，但最终不能达到和超过100%，故A错误；BC、由图可知，G=12N，此时η=80%，不计绳重和摩擦，，即：，解得动滑轮的重力：G动=3N，故C错误；G物=12N时，弹簧测力计读数：，故B正确；D、G物不变，改变图甲中的绕绳方式，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：，即额外功W额相同，总功相同，则两装置的机械效率相同。故D错误。故选：B。23．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：W有=Gh=300N×3m=900J，故A