简单机械单元测试题 含答案(word)

一、简单机械选择题

1．如图甲所示，是建筑工地上的塔式起重机示意图，它是通过电动机带动如图乙所示的滑轮组起吊物料的．如果这个滑轮组把6×103N的重物在10s内匀速提升l0m，绳索自由端的拉力F=2.1×103N，不计一切摩擦和绳重，则下列说法中正确的是

A．拉力做的功是2.1×104J B．拉力F的功率是2.1×103W

C．该滑轮组的动滑轮共重300N D．该滑轮组的机械效率是80%

【答案】C

【解析】

由图乙知道，滑轮组绳子的有效股数是n=3，即绳子自由端移动的距离是：

s=3h=3×10m=30m，所以拉力做的功是：W总=Fs=2.1×103 N×30m=6.3×104 J，故A错误；拉力做功的功率是：P=W总/t=6.3×104N/10s=6.3×103 W，故B错误；若不计绳重和摩擦，则由F=（G+G动）/n可知，动滑轮的总重是：G动 =nF-G=3×2.1×103 N-6×103 N=300N，故C正确；拉力做的有用功是：W有=Gh=6×103 N×10m=6×104 J，滑轮组的机械效率是：η=W有/W 4J/6.3×104J×100%≈95.2%，故D错误，故选C．

总×100%=6×10

2．关于机械效率的问题，下列说法中正确的是（）

A．做的有用功越多，机械效率一定越高B．单位时间内做功越多，机械效率一定越高

C．省力越多的机械，机械效率一定越高D．额外功在总功中所占比例越小，机械效率一定越高

【答案】D

【解析】

【详解】

A、做功多，有用功不一定多，有用功占总功的比例不一定高，所以机械效率不一定高，故A错误；

B、有用功占总功的比例与单位时间内做功多少无关，故B错误；

C、省力多的机械的机械效率往往偏低，故C错误；

D、额外功在总功中所占比例越小，说明有用功在总功中所占的比例越大，机械效率就越高，故D正确；故选D．

【点睛】

①总功＝有用功+额外功；②有用功和总功的比值叫机械效率；③由机械效率的定义可知，机械效率的高低只与有用功在总功中所占的比例有关，与做功多少、功率大小无关．

3．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．

4．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B、C、D选项错误；

5．如图所示，用下列装置提升同一重物，若不计滑轮自重及摩擦，则最省力的是A．B．

C．D．

【答案】C

【解析】

【详解】A．此图是动滑轮，由动滑轮及其工作特点可知，省一半的力，即F=1

2 G；

B．此图是定滑轮，由定滑轮及其工作特点可知，不省力，即F=G；

C．此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子由3股，则F=1

3 G；

D．此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子由2股，则F=1

2 G．

由以上可知：在滑轮重及摩擦不计的情况下最省力的是C，C符合题意．

6．如图所示，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，恰好使木板水平放置．现有水平拉力F拉木块C，在粗糙水平地面上由B向A缓慢运动过程中，拉力F将

A．变小B．不变

C．逐渐增大D．先减小后增大

【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，根据杠杆平衡条件可得：F支•l支

=G•l G，水平力F由B向A缓慢匀速推动木块，F支的力臂在增大，重力G及其力臂l G均不变，所以根据杠杆平衡条件可知，在整个过程中支持力在逐渐减小；由于支持力逐渐减小，且力的作用是相互的，所以可知杆对物体C的压力也逐渐减小，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减小，拉力和摩擦力是平衡力，由力的平衡条件可知，水平拉力F也逐渐减小．

7．如图所示，用手沿竖直方向匀速拉一个动滑轮，使挂在下面重为G的物体缓缓上升，动滑轮的重力不可忽略．现改变物体的重力G，则动滑轮的机械效率η与物体重力G的关系可能符合下列图中的

A．

B．

C．

D．

【答案】B

【解析】

【详解】

动滑轮的重力不可忽略，则克服动滑轮的重和绳与滑轮间的摩擦所做的功为额外功，从摩擦角度考虑，随着物体重力的增加，滑轮与绳子间摩擦会一定程度增大；同时，物重增大，有用功逐渐增大，有用功占总功的比值在增大，所以机械效率逐渐增大，但由于摩擦也在增大，故机械效率η与物体重力G的关系并不成正比，且机械效率逐渐趋近于100%，故B正确符合题意，故选B．

8．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。

9．如图所示，属于费力杠杆的是

A．用镊子夹物品B．用汽水扳子开瓶盖

C．用手推车推货物D．用羊角锤起钉子

【答案】A

【解析】

【详解】

A、用镊子夹物品时，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．

10．工人师傅利用如图所示的两种方式，将均为300N的货物从图示位置向上缓慢提升一段距离．F1、F2始终沿竖直方向；图甲中OB=2OA，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．乙方式机械效率约为83.3% D．乙方式F2的功率为3W

【答案】C

【解析】

试题分析：由甲图可知，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，不计绳重和摩擦，则F2=G+G动）/3=（300N+60N）/3=120N，故A错误；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 的大小不变，故B错误；不计绳重和摩擦，则乙方式机械效率为：η=W有/W

总=W

有

/W

有

+W

额

=Gh/Gh+G

轮

h=G/G+G

轮

=300N/300N+60N=83.3%，故C正确；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的功率为：P=F2 v绳=120N×0.03m/s=3.6W，故D错误，故选C．

考点：杠杆的平衡条件；滑轮（组）的机械效率；功率的计算

11．如图所示，是一种指甲刀的结构示意图下列说法中正确的是

A．杠杆ABC是一个省力杠杆

B．杠杆DBO的支点是B点

C．杠杆DEO是一个等臂杠杆

D．指甲刀有三个杠杆，两个省力杠杆，一个费力杠杆

【答案】A

【解析】

【详解】

A、在使用时，杠杆ABC的动力臂大于阻力臂，所以它是省力杠杆，故A正确；

B、C、杠杆DBO和杠杆DEO，阻力作用点都在D点，动力作用点分别在B点和E点，支点都在O点，都是费力杠杆，故BC错误；

D、可见指甲刀中有三个杠杆：ABC、OBD、0ED，其中ABC是省力杠杆，其它两个都是费力杠杆，故D错误．

故选A。

【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。

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．

13．如图，O为拉杆式旅行箱的轮轴，OA为拉杆．现在拉杆端点A处施加一竖直向上的力F，使箱体从图示位置绕O点缓慢逆时针转至接近竖直位置．则力F的大小

A．一直变大B．始终不变

C．一直变小D．先变小后变大

【答案】B

【解析】

【详解】

由题意可知，箱体的重力不变，也就是杠杆的阻力大小不变，动力F竖直向上，重力G竖直向下，这两个力的方向始终平行，根三角形的相似性可知，动力臂与阻力阻的比值是不变的，根据杠杆的平衡条件可知动力与阻力的比值也是不变的，由于阻力不变，所以动力F的大小是始终不变的，故应选B．

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400W

B ．动滑轮的重力为200N

C ．人对绳子的最大拉力为1000N

D ．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 nh = ，利用W Fs = 求拉力做的功，再利用W P t

=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

=33W Gh Gh G W Fs F h F

η===有

总求拉力；因机械中摩擦力及绳重忽略不计，拉力13

F 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1

3

F G G =+动（）求提升的最大物重，滑轮组的最大机械效率 ()()

W G h G W G G h G G 有最大最大大总最大动最大动η===++ . 【详解】

（1）由图可知，n=3，则绳端移动的距离：36m 18m s nh ==⨯= ，

拉力做的功：400N 18m 7200J W Fs ==⨯=总， 拉力的功率：7200J 120W 60s

W P t ===总，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=33W Gh Gh G W Fs F h F

η===有

总可得：拉力300N 500167N 3360%3G N F η===≈⨯，

因机械中摩擦力及绳重忽略不计，则()13F G G =

+动， 所以，5003N 200N 300N 3

G nF G =-=⨯-=动 ，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：

60kg 10N/kg 600N F G mg ===⨯= ，故C 错；

（4）由()13

F G G =+动可得，提升的最大物重：3600N 200N 1600N G nF G =-=⨯-=大大动 ，

机械中摩擦和绳重均不计，则滑轮组的最大机械效率：

()()1600N 100%88.9%1600N 200N

W G h G W G G h G G 有最大最大大总最大动最大动η====⨯=+++，故D 错．

故选B ．

15．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

A ．50J

B ．25J

C ．100J

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 ．

16．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F1＝G；

B. 根据勾股定理知h＝＝3m,图中为斜面,F2×5m＝G×3m,得到F2＝0.6G；

C. 如图所示,由图可知，由杠杆平衡条件可得：F3×L2＝G×L G,拉力F3＝G×G＝

0.4G；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F4；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F1、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。

17．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η

W W

W W W

==

+

有有

总有额

，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．

18．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1200J

C ．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：

1800J ×100%=100%=75%2400J

W W η=

⨯有用总， 故A 正确，B 错误； C ．不计绳重及摩擦，则拉力为：

12

F G G =+动（）， 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 。

19．分别用如图所示的两个滑轮组，将同一物体提升到相同高度．若物体受到的重力为100N ，动滑轮的重力为20N ．在把物体匀速提升1m 的过程中，（不计绳重和摩擦）下列说法正确的是

A．甲、乙两滑轮组所做的有用功都是100J

B．甲滑轮组所做的有用功为200J ，乙滑轮组所做的有用功为300J C．甲、乙滑轮组中绳子的自由端的拉力相等

D．甲、乙两滑轮组的机械效率不相等

【答案】A

【解析】

（1）甲乙两滑轮组所提的重物相同、上升的高度相同，

根据W=Gh可知两滑轮组所做的有用功相同，则

W有=Gh=100N×1m=100J，故A正确、B不正确．

（2）由图可知滑轮组绳子的有效股数n甲=2，n乙=3，

∵动滑轮的个数和重力以及物体的重力相同，

∴根据

1

F G G

n

=+

物动

（）可知，两滑轮组绳子自由端的拉力不相等，故C不正确，

（3）不计绳重和摩擦时，滑轮组的额外功是由克服动滑轮重力所做的功，根据W=Gh可知，动滑轮重和上升高度相同时，两者的额外功相等，

即W额=G动h=20N×1m=20J，

∵W总=W有+W额，∴两滑轮组的总功相同，即W总=100J+20J=120J，

根据

W

W

η=有

总

可知，两滑轮组的机械效率相等，均为

100J

83.3%

120J

W

W

η==≈

有

总

，故D错

误．

故选A．

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700 N，当他沿水平方向用400 N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100 N

B．若工人拉动绳子的速度为0.5 m/s，则4 s后，绳子的拉力所做的功为1 400 J

C．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，

1

2

F G G

=+

物动

（），

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，

1

2

F G G

=+

物动

（），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．

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450J

B．绳子自由端移动的速度是0.9m/s

C．拉力的功率是99W

D．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错误；拉力做的功：W总=（G+G 动

）h=（300N+30N）×3m=990J，拉力的功率：P=W/t=990W10s=99W，故C正确；滑轮组的机械效率：η=W有/W总×100%=900J/990J×100%≈90.9%，故D错误；由图可知，n=2，则绳端移动的距离：s=nh=2×3m=6m，绳子自由端移动的速度：v=s/t=6m/10s=0.6m/s，故B错误，故选C。

22．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．

23．如图所示，在斜面上将一个重9N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为5N，斜面长3m，高1m。则下列说法中不正确

．．．的是：

A．该过程中做的有用功为9J

B．这个斜面的机械效率为60%

C．物体所受到的摩擦力是5N

D．减小斜面与物体间的摩擦可以提高斜面的机械效率

【答案】C

【解析】

【分析】

（1）根据公式W=Gh求拉力做的有用功；

（2）根据W=Fs求拉力F对物体做的总功，斜面的机械效率等于有用功与总功之比；（3）克服摩擦力所做的额外功等于总功减去有用功，利用W额=fs求摩擦力；

（4）提高斜面的机械效率的方法：减小摩擦力、增大斜面的倾斜程度。

【详解】

A、拉力做的有用功：W有用=Gh=9N×1m=9J，故A正确，不符合题意；

B、拉力F对物体做的总功：W总=Fs=5N×3m=15J，斜面的机械效率，故B正确，不符合题意；

C、克服摩擦力所做的额外功：W额=W总-W有=15J-9J=6J，由W额=fs得摩擦力

，故C错误，符合题意；

D 、减小斜面与物体间的摩擦，可以减小额外功，有用功不变，总功减小，有用功与总功的比值变大，可以提高斜面的机械效率，故D 正确，不符合题意。 故选C 。 【点睛】

本题考查斜面的机械效率的计算，明确有用功和总功、额外功之间的关系以及额外功为克服摩擦力所做的功是解决本题的关键。

24．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4 m 、5 m ，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（ ）

A ．F 甲∶F 乙＝5∶4

B ．W 甲∶W 乙＝5∶4

C ．P 甲∶P 乙＝4∶5

D ．η甲∶η乙＝4∶5

【答案】A 【解析】 【详解】

A ．斜面光滑，则不做额外功，所以W 有=W 总，即Gh =Fs ，可得：

45

5

4

Gh F Gh F ==甲乙，故A 正确；

B ．因为W 有=W 总=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=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 = Fv 得，P 甲：P 乙=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η甲∶η乙＝1：1．故D 错误．

25．下图所示的工具中，属于费力杠杆的是：

A ． 钢丝钳

B ． 起子

C ．羊角锤

D ．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。