简单机械专题复习经典

简单机械专题复习经典一、简单机械选择题1．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A． B．C． D．【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：n=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。2．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F1、F2、F3，下列关系中正确的是A．F1＞F2＞F3B．F1＜F2＜F3C．F2＞F1＞F3D．F2＜F1＜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，所以根据二力平衡，此时拉力F2=f；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.3．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%．4．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．5．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．6．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）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=2×20N=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。7．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。8．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.9．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：Fl=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Fl=GL中，G不变，L增大，则GL、Fl都增大；又知：l不断变小，而Fl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=Fl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．10．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；11．如图甲所示，长1.6m、粗细均匀的金属杆可以绕O点在竖直平面内自由转动，一拉力﹣﹣位移传感器竖直作用在杆上，并能使杆始终保持水平平衡．该传感器显示其拉力F与作用点到O点距离x的变化关系如图乙所示．据图可知金属杆重（）A．5N B．10N C．20N D．40N【答案】B【解析】【分析】杠杆的平衡条件【详解】使金属杆转动的力是金属杆的重力，金属杆重心在中心上，所以阻力臂为：L1=0.8m，取当拉力F=20N，由图象可知此时阻力臂：L2=0.4m，根据杠杆的平衡条件有：GL1=FL2所以G×0.8m=20N×0.4m解得：G=10N12．如图所示，定滑轮重4N，动滑轮重0.5N，在拉力F的作用下，1s内将重为4N的物体A沿竖直方向匀速提高了10cm．如果不计绳重和摩擦．则以下计算结果正确的是A．绳子自由端移动速度为0.3m/sB．拉力F的大小为4NC．拉力F的功率为0.45WD．滑轮组的机械效率为75%【答案】C【解析】【详解】由图知道，承担物重的绳子的有效股数是：n=2，A．绳端移动的距离是：s=2h=2×0.1m=0.2m，绳子自由端移动的速度是：，故A错误；B．不计绳重和摩擦，则拉力，故B错误；C．拉力做的总功：W总=Fs=2.25N×0.2m=0.45J，拉力F的功率：，故C正确；D．拉力做的有用功W有=Gh=4N×0.1m=0.4J，滑轮组的机械效率是：≈88.9%，故D错误。13．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320NC．物体的体积为8×10-3m3D．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=2×2m=4m，拉力端移动的速度：v=s/t=4m/10s=0.4m/s，拉力的功率：P=Fv=200N×0.4m/s=80W，故A错；B．滑轮组的机械效率：η=W有用/W总=（G−F浮）h/Fs=（G−F浮）h/F×2h=G−F浮/2F=400N−F浮/2×200N=80%，解得：F浮=80N，故B错；C．由F浮=ρ水V排g得物体的体积：V=V排=F浮/ρ水g=80N/1×103kg/m3×10N/kg=8×10-3m3，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。14．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1min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，利用求拉力做的功，再利用求拉力的功率；（2）由图乙可知，物重G=300N时，滑轮组的机械效率η=60%，利用求拉力；因机械中摩擦力及绳重忽略不计，拉力，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）利用求提升的最大物重，滑轮组的最大机械效率.【详解】（1）由图可知，n=3，则绳端移动的距离：，拉力做的功：，拉力的功率：，故A错；（2）由图乙可知，物重G=300N时，滑轮组的机械效率η=60%，根据可得：拉力，因机械中摩擦力及绳重忽略不计，则，所以，，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：，故C错；（4）由可得，提升的最大物重：，机械中摩擦和绳重均不计，则滑轮组的最大机械效率：，故D错．故选B．15．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．16．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（）A． B．C． D．【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．17．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，F1的方向沿OO'线，棒在图所示位置处于静止状态。则A．F1>G B．F1=C．重力的力臂等于S1 D．F1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，根据杠杆的平衡条件“动力×动力臂=阻力×阻力臂”可知可以推出由于可得故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．F1与G在支点同侧，重力方向竖直向下，所以F１的方向应该向上，故D选项错误，不符合题意。18．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，，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，，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．19．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．20．如图所示，轻质杠杆可绕O（O是杠杆的中点）转动，现在B端挂一重为G的物体，在A端竖直向下施加一个作用力F，使其在如图所示的位置平衡，则A．F一定大于GB．F一定等于GC．F一定小于GD．以上说法都不正确【答案】B【解析】【详解】由题意知，O是杠杆的中点，所以G的力臂与F的力臂相等；则由杠杆的平衡条件知：F一定等于G。故ACD错误，B正确。21．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距离，下列判断正确的是（）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-mAg△L，右边的力矩为：mBg（OD-△L）=mBgOD-mBg△L，由于mA＞mB，所以mAg△L＞mBg△L；所以：mAgOC-mAg△L＜mBgOD-mBg△L．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。22．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．23．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η甲、η乙．下列说法正确的是（