最新简单机械经典例题经典docx.docx
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最新简单机械经典例题经典docx
最新简单机械经典例题经典
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200J
C.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75N
B.绳子自由端向上移动了4m
C.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=1(G+G动)=1×(140N+10N)=50N,故A错误;
33
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:
=
W有用
280J
×100%≈93.3%,故C正确。
×100%=
W总
300J
D.提升200N重物时,重物重力增加,据
=
W有用
Gh
G
=
=
可知滑轮组机
W总
GhG动hG
G动
械效率变大,故D错误。
3.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F2、F3,下列关系中正确的是
F1、
A.F1>F2>F3
B.F1<F2<F3
C.F2>F1>F3
D.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,
1
所以根据二力平衡,此时拉力F2=f;
2
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 故D正确. 4.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。 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.乙方式的有用功是180J D.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,F为动力,已知 OB=2OA,即动力臂为阻力臂的2倍,由于不计摩擦、杠杆自 1 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 1(GG动) 1(300N 60N)120N,故A错误; 3 3 B、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=300N×0.5m150J,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/s×3=0.03m/s,则乙方式 F2的功 W F2s绳 F2v绳 120N0.03m/s3.6W,故D正确。 率为: P t t 故选D。 5.如图所示,轻质杠杆AB,将中点O支起来,甲图的蜡烛粗细相同,乙图的三支蜡烛完 全相同,所有的蜡烛燃烧速度相同。 在蜡烛燃烧的过程中,则杠杆 A.甲左端下沉,乙右端下沉 B.甲左端下沉,乙仍保持平衡 C.甲右端下沉,乙右端下沉 【答案】B 【解析】 【详解】 设甲乙两图中的杠杆长均为l。 D.甲、乙均能保持平衡 图甲中,m左l左=m右l右,燃烧速度相同,∴蜡烛因燃烧减少的质量m′相同,故左边为: (m左-m′)l左=m左l左-m′l左, 右边为: (m右-m′)l右=m右l右-m′l右, 因为l左小于l右,所以 (m左-m′)l左=m左l左-m′l左(m右-m′)l右=m右l右-m′l右, 故左端下沉; 图乙中,设一只蜡烛的质量为m ∵2m×l=m×l, ∴直尺在水平位置平衡; ∵三支蜡烛同时点燃,并且燃烧速度相同, ∴三支蜡烛因燃烧减少的质量m′相同, ∵2(m-m′)×l=(m-m′)×l, ∴在燃烧过程中直尺仍能平衡.故选B. 6.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,故意; B符合题 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. 7.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 使用任何机械都不能省功,故B、C、D选项错误; A选项正确; 8.在斜面上将一个质量为5kg的物体匀速拉到高处,如图所示,沿斜面向上的拉力为 40N,斜面长2m、高1m.(g取10N/kg).下列说法正确的是() A.物体沿斜面匀速上升时,拉力大小等于摩擦力 B.做的有用功是5J C.此斜面的机械效率为62.5% D.物体受到的摩擦力大小为10N 【答案】C 【解析】 A.沿斜面向上拉物体时,物体受重力、支持力、摩擦力和拉力四个力的作用,故A错误; B.所做的有用功: W有用=Gh=mgh=5kg×10N/kg×1m=50J,故B错误;C.拉力F对物体 W有用 ×100% 50J 做的总功: W总=Fs=40N×2m=80J;斜面的机械效率为: η= =×100% W总 80J =62.5%,故C正确;D.克服摩擦力所做的额外功: W额=W总-W有=80J-50J=30J,由W 额=fs可得,物体受到的摩擦力: f=W额=30J=15N ,故D错误.故选C. s 2m 点睛: (1)对物体进行受力分析,受重力、支持力、摩擦力和拉力;( 2)已知物体的重 力和提升的高度(斜面高),根据公式 W=Gh可求重力做功,即提升物体所做的有用 W有用 4)总功减去 功;(3)求出了有用功和总功,可利用公式η= 计算出机械效率;( W总 有用功即为克服摩擦力所做的额外功,根据 W额=fs求出物体所受斜面的摩擦力. 9.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 W有 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 W总 率相同,即η甲=η乙.故A符合题意. 10.用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率 η G物 的关系,改变 G物 ,竖直向 与物重 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2N D.当G物=6N时,机械效率η=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η= 知: 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, 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有+W额,所以总功 相同,由 η= 可知,两装置的机械效率相同,即 η .故B错误; 1=η2 C、由图可知, G=12N,此时η=80%,则 η=====,即80%=,解得G动=3N,故 C错误; D、G物=6N时,机械效率 η=×100%=×100%=×100%=×100%≈66.7%.故D正确. 故选D. 11.如图所示的装置 100N 的物体 A 在水平面做匀速直线运动 F 重 作用在绳自由端的拉力 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 100N B.作用在物体A上水平拉力是20N C.物体A受到的滑动摩擦力是 80N D.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。 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 400N C.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v s 得体的速度: t h 2m v 0.4ms t 5s 故A项不符合题意; B.图可知,绳子段数为n2,不计动滑轮及绳自重,忽略摩擦,则拉力: F 1G 1 200N100N 2 2 故B项不符合题意; CD.绳子自由端移动的速度: v绳2v物20.4ms0.8ms 拉力F的功率: WFs PFv100N0.8ms80W tt 故C项不符合题意,D项符合题意。 13.甲乙两个滑轮组如图所示,其中的每一个滑轮都相同,用它们分别将重物G1、G2提 高相同的高度,不计滑轮组的摩擦,下列说法中正确的是() A.若G1=G2,拉力做的额外功相同 B.若G1=G2,拉力做的总功相同 C.若G1=G2,甲的机械效率大于乙的机械效率 D.用甲乙其中的任何一个滑轮组提起不同的重物,机械效率不变 【答案】C 【解析】 【详解】 有用功为GH,若G1 G2则有用功相等.对动滑轮做的功为额外功 W额G动 H,乙的 动滑轮质量大额外功多,因此乙的总功多,机械效率低.答案 AB错,C对.同一个滑轮 组提起不同的重物,有用功不同,额外功相同,机械效率不同,提升重物越重机械效率越 高.D错. 14.如图所示,可绕O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O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、F2、F3,它们的大小关系是 A.F1=F2=F3=G B.F1<F2<F3<G C.F1>F2>F3>G D.F1>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,如果动力臂不变,只改动用力方向,其动力不变,据此分析解答。 【详解】 设拉力的力臂为 L,则由题意可知,当杠杆在水平位置平衡时: G×OD=F×L GOD 由此可得: F L 因为G,OD不变,OD=L=r,故F=G,由于F1、F2、F3的力臂都为圆的半径都相等,所以 得: F1=F2=F3=G。 故选: A。 15.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. 16.人直接用F1的拉力匀速提升重物,所做的功是W1;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 F2,所做的功是 W2( ) A.F1 一定大于F2 B.F1一定小于F2 C.W一定大于W D.只有F大于F,W才大于W 2 1 2 1 2 1 【答案】C 【解析】 【详解】 AB.直接用F1的力匀速提升重物,则 F1=G, 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F1与F2的大小.故A、B均错误; CD.直接用F1的力匀速提升重物,所做的功是: W1=W有用=Gh; 使用滑轮匀速提升该重物到同一高度,即 W有用=Gh; 但由于至少要克服摩擦力做额外功,故 W2=W有用+W额外, 则 W2>W1, 故C正确、D错误。 故选C。 17.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=10N 18.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】 【解析】 【详解】 B 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. 19.如图所示,物体浸没在水中,工人用200N的拉力提升2m,物体没有露出水面,此时滑轮组的机械效率是g=10N/kg,则下列说法中正确的是() F在10s内将重为400N的物体匀速 80%,不计绳重和摩擦, A.物体露出水面前,工人匀速提升重物时拉力的功率为40W B.物体在水中受到的浮力为 320N -33 C.物体的体积为8×10m D.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 有用/W总=(G-F浮)h/Fs=(G-F浮)h/F×2h=G-F浮/2F=400N-F浮 =W /2×200N=80%,解得: F浮=80N,故B错; 33 -33 , C.由F浮=ρ水V排g得物体的体积: V=V排=F浮/ρ水g=80N/1×10kg/m×10N/kg=8 ×10m 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。 20.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.50JB.25JC.100JD.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. 21.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
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