1、2020-2021 年简单机械试题和答案一、简单机械选择题1 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 5NB 10NC 20ND 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：L 1=0.8m ，取当拉力F=20N ，由图象可知此时阻力臂：L 2=0.4m ，根据杠杆的平衡条件有：GL 1=FL 2所以G0.8m=20N 0.4m解得：G=
2、10N2 用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组把重150N的物体匀速提升1m，不计摩擦和绳重时，滑轮组的机械效率为60%则下列选项错误的是（）A有用功一定是150JB总功一定是250JC动滑轮重一定是【答案】 D100ND拉力大小一定是125N【解析】【分析】知道物体重和物体上升的高度，利用W=Gh 求对物体做的有用功；又知道滑轮组的机械效率，利用效率公式求总功，求出了有用功和总功可求额外功，不计绳重和摩擦，额外功 W 额 =G 轮 h，据此求动滑轮重；不计摩擦和绳重，根据F=1n（G 物+G 轮 ）求拉力大小【详解】对左图滑轮组，承担物重的绳子股数n=3，对物体做的有用功：W 有=Gh=15
3、0N1m=150J，W有W有150J由 =，得： W 总 =250J，因此， W 额 =W 总 -W 有 =250J-150J=100J；因为不W总60%计绳重和摩擦， W 额=G 轮 h，所以动滑轮重：W额100J=100N ，拉力 F 的大小：G 轮=h1mF=1 （ G 物 +G 轮 ） = 1 （ 150N+100N ）= 250N ；对右图滑轮组，承担物重的绳子股数333n=2，对物体做的有用功：W有W 有=Gh=150N1m=150J ，由 =，得： W 总W总W有150J=250J，所以 W 额 =W 总-W 有 =250J-150J=100J；因为不计绳重和摩擦，W 额=G 轮
4、=60%h，因此动滑轮重： G 轮 = W额 =100J =100N，拉力 F 的大小： F=1 （ G 物+G 轮 ）= 1h1m22（150N+100N ） =125N ；由以上计算可知，对物体做的有用功都是150J，总功都是 250J，动滑轮重都是100N ，故 A 、 B、 C 都正确；但拉力不同，故D 错故选 D 3 如图所示，利用动滑轮提升一个重为G 的物块，不计绳重和摩擦，其机械效率为60%要使此动滑轮的机械效率达到90%，则需要提升重力为G 的物块的个数为（ ）A 3 个B 4 个C 5 个D 6 个【答案】 D【解析】【详解】不计绳重和摩擦，要使，则4 物体做匀速直线运动，拉
5、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 60 NB 120 NC 20 ND 180 N【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=360N=180N 。得到故选 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 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OB2OA，图乙中动
6、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180JD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， F1 为动力，已知 OB=2OA ，即动力臂为阻力臂的 2 倍，由于不计摩擦、杠杆自重，由杠杆平衡条件可知，动力为阻力
7、的一半，即F1=150N ；由图乙可知， n=3 ，不计绳重和摩擦，则 F2 1 (G G动 )1 (300 N60 N )120N ，故 A 错误；33B、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=300N0.5m150J，故 C 错误；D、乙方式中 F =120N ，绳子的自由端的速度为 v=0.01m/s 3=0.03m/s，则乙方式F 的功2绳2WF2 s绳F2v绳120N 0.03m / s 3.6W ，故 D 正确。
8、率为： Ptt故选 D 。6 如图所示，小明用相同滑轮组成甲、乙两装置，把同一袋沙子从地面提到二楼，用甲装置所做的总功为W1，机械效率为1；用乙装置所做的总功为W2 ，机械效率为2若不计绳重与摩擦，则A W1= W ， =BW1= W ， 212212C W1D W1 W ， 212212【答案】 C【解析】【分析】由图可知甲是定滑轮，乙是动滑轮，利用乙滑轮做的额外功多，由“小明分别用甲、乙两滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼”可知两种情况的有用功，再根据总功等于有用功加上W有用额外功，可以比较出两种情况的总功大小然后利用 =即可比较出二者机械效率W总的大小【详解】（ 1）因为小明分别用甲、乙两滑
9、轮把同一袋沙从一楼地面提到二楼地面，所以两种情况的有用功相同；（ 2）当有用功一定时，甲中所做的总功为对一袋沙所做的功，利用机械时做的额外功越少，则总功就越少，机械效率就越高；（ 3）又因为乙是动滑轮 ,乙中所做的总功还要加上对动滑轮所做的功 ,利用乙滑轮做的额外功多 ,则总功越多 ,机械效率越低。即 W 1 小于 W 2, 1大于 2 .故选 C.7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，右端下沉C杠杆不能平衡，左端下沉D无法判断【答案】 C【解析】【详解】原来杠杆在水平位置处于平衡状态，此时作用在杠
10、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=m B gOD ，由图示可知， 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，此时左边为： mA g（ OC L ） =m AgOC mAg L ，右边为： mBg（OD L ） =mB gOD mB g L ，由于 mA mB ，所以 mA g L mB g L；所以： mAgOC mA g L mB gOD mB g L 因此杠杆将向悬挂A 物体的一端即左端倾斜故选 C8 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
11、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 A 向 B 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，杆受重力支，根据杠杆平衡条件可得：G 和 F 支 lC 对它的支持力支 =GlG ，水平力F 支 ，重力的力臂为l G，支持力的力臂为F 由 A 向 B 缓慢匀速推动木块，F 支的力l臂在减小，重力G 及其力臂l G 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、
12、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 F 也逐渐增大，故 A 符合题意， BCD 不符合题意。9 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；
13、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10 甲乙两个滑轮组如图所示 ，其中的每一个滑轮都相同，用它们分别将重物高相同的高度，不计滑轮组的摩擦，下列说法中正确的是（ ）G1、 G2 提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 G1G2 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，
14、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11 如图所示的装置中,物体 A 重 100N,物体 B 重 10N,在物体 B 的作用下 ,物体 A 在水平面，上做匀速直线运动，如果在物体A 上加一个水平向左的拉力F,拉力的功率为30W，使物体 B 匀速上升 3m 所用的时间为（不计滑轮与轴之间的摩擦，不计绳重）A1sB 2sC 3 sD 4s【答案】 B【解析】分析：（ 1）物体 A 在物体 B 的作用下向右做匀速直线运动，A 受到的摩擦力和挂钩的拉力是一对平衡力，可求出摩擦力。（2）拉动 A 向左运动， A 受到水平向左的拉力F 和水平向右的摩擦力、挂钩的拉力三力平
15、衡，可求出拉力。（3）利用滑轮组距离关系，B 移动的距离是A 移动距离的3 倍，求出 A 移动的距离，则拉力所做的功为，再利用求出做功时间。解答：不计滑轮与轴之间的摩擦、不计绳重和滑轮重，物体速直线运动时， 。拉动A 在物体A 向左运动时，B 的作用下向右做匀A 受到向右的拉力不变，摩擦力的方向向右，此时受力如图：；，则，因此拉力F 做功：，所用时间为。故选： B。【点睛 】此题注意分析滑轮组的绳子段数，确定所使用的公式，做好受力分析是解题关键。12 如图是抽水马桶水箱进水自动控制的结构原理图，AOB 为一可绕固定点O 转动的轻质杠杆，已知 OA : OB1: 2 ， A 端用细线挂一空心铝球
16、，质量为2.7kg 当铝球一半体积浸在水中，在B 端施加 3.5N 的竖直向下的拉力 F 时，杠杆恰好在水平位置平衡（ 铝 2.7103 kg / m3 ， g 10 N / kg ）下列结果正确的是A该铝球空心部分的体积为1 10 3 m3B该铝球的体积为310 3 m3C该铝球受到的浮力为D该铝球受到的浮力为20N40N【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
17、杠杆平衡的条件可得：铝球受到的浮力：F浮V实m2.7kg1 10 3 m3 ，2.7103 kg / m3FAOA=F BOB， FAOB23.5N7N ，OA FB1GF mgF 2.7kg 10N / kg7N20N ，铝球排开水的体积：V排F浮20N2 1033水 g1 103 kg / m310N / kgm ，铝球的体积： V球2V排2 210 3 m34 10 3 m3 ，则空心部分的体积：V空V球V实410 4 m31 10 3 m33 10 3 m3 【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13 用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械
18、效率与物重 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 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2ND当 G 物=6N 时，机械效率=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=知：机械效率一定小于1，即同一滑轮组机械效率 随 G 物 的增大而增大，但最终不能超过100% ，故 A
19、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 =可知，两装置的机械效率相同，即1 2=故 B 错误；C、由图可知， G=12N ，此时 =80%，则= =，即 80%=，解得 G 动 =3N ，故C 错误；D、 G 物 =6N 时，机械效率=100%=100%=100%= 100% 66.7%故 D 正确故选 D 14 如图所示，用三个滑轮分别拉同一个物体，沿同一水平面做匀速直线运动，所用
20、的拉力分别是F1、 F2、 F3，比较它们的大小应是（）A F1 F2 F3B F1 F2 F3C F2 F1 F3D F2 F1 F3【答案】 D【解析】【详解】设物块与地面的摩擦力为f ，第一个图中滑轮为定滑轮，因为使用定滑轮不省力，所以F1=f；第二个图中滑轮为动滑轮，因为动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆, 使用动滑轮能省1一半力所以F 2=f；2第三个图中滑轮为动滑轮，但 F3 处作用在动滑轮上，此时动力臂是阻力臂的二分之一，所以要费力即 F 3=2f；故 F2F 1F 3；答案为 D15 工人师傅用如图所示的滑轮组，将重为800N的重物缓慢匀速竖直提升3m ，人对绳的拉力F 为5
21、00N，不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，则（）A绳子自由端移动的距离为9mB动滑轮的重力为200NC人通过滑轮组做的有用功为【答案】 B1500JD滑轮组的机械效率为53.3%【解析】试题分析：由图可知，滑轮组中由2 段绳子承担物体和动滑轮的总重，即n=2，物体匀速竖直提升3m ，则绳子自由端移动的距离为：s=nh=23m=6m，故A 错误此过程中，所做有用功为：W 有 =Gh=800N3m=2400J，故C 错误所做总功为： W 总 =Fs=500N6m=3000J；额外功为： W 额 =W 总-W 有 =3000J-2400J=600J，不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，则额外功为克服动滑轮重力做的
22、功，即W 额=G 动 h，动滑轮的重力G 动=W 额 /h=600J/3m=200N ，故 B 正确为答案滑轮组的机械效率故 D 错误考点：滑轮组的机械效率有用功额外功16 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
23、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 17 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A50J B 25J C100J 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 18 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
24、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W有W有，额外功相同，提W总W有 W额升 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19 内
25、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（）ABCD【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20 如图所示，某人用扁担担起两筐质量为m1 、m2 的货物，当他的肩处于O 点时，扁担水平平衡，已知l1l 2，扁担和筐的重力不计。若将两
26、筐的悬挂点向O 点移近相同的距离l，则A扁担仍能水平平衡B扁担右端向下倾斜VlC要使扁担恢复水平平衡需再往某侧筐中加入货物，其质量为（m2- m1）l1l 2VD要使扁担恢复水平平衡需再往某侧筐中加入货物，其质量为（m2- m1）lVll2【答案】 D【解析】【详解】AB原来平衡时，1gl1=22，mm gl由图知， l1 l2，所以 m1 m2，设移动相同的距离?l，则左边： m111 11 g（ l -l） =m gl - m g l，右边： m2g（l2- l） =m2gl2- m2gl，因为 m12，所以 m12mlg mlg，则 m1（ l1 - l ）g m2（ l2 - l） g
27、，则杠杆的左端向下倾斜，故AB 错误；CD因为 m （ l- l） gm（ l - l） g，故往右边加入货物后杠杆平衡，1122即： m1 1-=2+2- （ l（ mm）（ ll） gl） g，且 m1gl1=m2gl2，得 m=（m2- m1）Vl，故 C 错误， D 正确。l2Vl21 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
28、 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22 用图所示装置提升重为350 N 的箱子，动滑轮重50N，不计绳重和一切摩擦，下列说法正确的是A该装置不仅省力，还省距离B箱子匀速上升时，人对绳子的拉力为200 NC箱子上升的速度等于绳子自由端伸长的速度D此过程装置的机械效率约为58.3%【答案】 B【解析】【详解】A由图知，该装置由两段绳子承重，可以省力，但费距离，故A 错误；B n=2，不计绳重和一切摩擦且箱子匀速上升时，人对绳子的拉力为：G G轮350N50NF200N ，故 B 正确；22C n=2，
29、所以箱子上升的速度等于绳子自由端伸长的速度一半，故C 错误；D不计绳重和一切摩擦时，此装置的机械效率约为：W有用Gh100%350NW总G G轮100% 87.5% ，故 D 错误。h350N 50N23 用 F1 的拉力直接将重为G 的物体 A 匀速提升 h（如图甲）；换用斜面把物体A 匀速提升相同的高度，拉力为 F2， 物体沿斜面运动的距离为L（如图乙），利用斜面工作过程中F1A有用功为F2hB额外功为F2L F1h C总功为（ F1+F2） LD机械效率为F2【答案】 B【解析】A. 借助斜面做的有用功即为克服物体重力所做的功，则WGh F h ，故 A 错误； BC.B.有1拉力所做的
30、总功：W 总F2L，额外功 W 额W 总 - W 有F2L - F1 h ，故 B 正确， C 错误； D.W有Fh?机械效率 1，故 D 错误故选 B.W总F2L24 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 ，机械效率分别为甲 、 乙 下列说法正确的是（）A F 甲 F 乙 5 4BW 甲 W 乙 5 4C P 甲 P 乙 4 5D 甲 乙 4 5【答案】 A【解析】【详解】F甲Gh54A斜面光滑，则不做额外功，所以W 有=W 总 ，即 Gh=Fs，可得：Gh4F乙5，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 甲 乙 1： 1故 D 错误25 如图所示，工人用250N 的力 F 将重为 400
