簡單機械培優(yōu)訓練(附解析)

1、【物理】簡單機械培優(yōu)訓練 ( 附解析 )一、簡單機械選擇題1 用如圖甲所示的裝置來探究滑輪組的機械效率與物重g 物的關系，改變g 物，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，計算并繪出與g 物 關系如圖乙所示，若不計繩重和摩擦，則下列說法正確的是（）a同一滑輪組機械效率 隨 g 物 的增大而增大，最終將超過 100% b g 物 不變，改變圖甲中的繞繩方式，滑輪組機械效率將改變c此滑輪組動滑輪的重力為2nd當 g 物=6n 時，機械效率=66.7%【答案】 d【解析】【詳解】a 、使用滑輪組時，克服物重的同時，不可避免地要克服動滑輪重、摩擦和繩子重做額外功，所以總功一定大于有用功；由公式=知：機械效率一定

2、小于1，即同一滑輪組機械效率 隨g 物 的增大而增大，但最終不能超過100% ，故a 錯誤；b、 g 物 不變，改變圖甲中的繞繩方式，如圖所示，因為此圖與題干中甲圖將同一物體勻速提高相同的高度，所以所做的有用功相同，忽略繩重及摩擦時，額外功：w 額 =g 輪 h，即額外功w 額 相同，又因為w 總 =w 有+w 額 ，所以總功相同，由=可知，兩裝置的機械效率相同，即1=2故b 錯誤；c、由圖可知，g=12n ，此時 =80%，則=，即 80%=，解得 g 動 =3n ，故c 錯誤；d、 g 物 =6n 時，機械效率=100%=100%=100%= 100% 66.7%故 d 正確故選 d 2

3、輕質杠桿ab 可繞中點o 自由轉動，現(xiàn)在其a 端和 b 端分別施以大小相等的力f1 和f2， 它們的方向如圖所示，則下列說法中正確的是a杠桿會沿順時針方向轉動b杠桿會沿逆時針方向轉動c杠桿會保持平衡d無法判讀杠桿轉動方向【答案】 a【解析】【詳解】由圖知道，o 為杠桿的支點，分別從o 點向兩力的作用線作垂線交兩力的作用線于點c、d，則力 f1 和 f2 的力臂分別為oc、od，如下圖所示：因 oa=ob，由幾何知識知道，故 ocod又因為 f1 和 f2 的大小相等，由平衡條件知道，力與力臂乘積的大小關系是：f1 oc f2 od，所以，杠桿不能平衡，杠桿會沿順時針方向轉動，即只有a 正確。3

4、 如圖所示，用滑輪組在 4s 內將重為 140n 的物體勻速提升 2m ，若動滑輪重 10n，石計滑輪與軸之間的摩擦及繩重。則在此過程中，下列說法正確的是a拉力 f 為 75nb繩子自由端向上移動了4mc滑輪組的機械效率約為93.3%d提升 200n 重物時，滑輪組機械效率不變【答案】 c【解析】【詳解】a 由圖可知， n=3，不計摩擦及繩重，拉力：f= 1 （ g+g 動） = 1 （ 140n+10n ） =50n ，故 a 錯誤；33b則繩端移動的距離：s=3h=3 2m=6m ，故 b 錯誤；c拉力做功：w 總 =fs=50n 6m=300j ，有用功： w 有用 =gh=140n 2

5、m=280j，w有用 100%= 280j 100% 93.3%，故 c 正確。滑輪組的機械效率：=w總300jd 提升 200n 重物時，重物重力增加，據(jù)w有用gh=g=可知滑輪組機w總gh g動 hgg動械效率變大，故d 錯誤。4 用一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組把重150n 的物體勻速提升1m，不計摩擦和繩重時，滑輪組的機械效率為60%則下列選項錯誤的是（）a有用功一定是150jb總功一定是250jc動滑輪重一定是100nd拉力大小一定是125n【答案】 d【解析】【分析】知道物體重和物體上升的高度，利用w=gh 求對物體做的有用功；又知道滑輪組的機械效率，利用效率公式求總功，求出了

6、有用功和總功可求額外功，不計繩重和摩擦，額外功w 額 =g輪 h，據(jù)此求動滑輪重；不計摩擦和繩重，根據(jù)f= 1（g 物+g 輪 ）求拉力大小n【詳解】對左圖滑輪組，承擔物重的繩子股數(shù)n=3，對物體做的有用功：w 有=gh=150n1m=150j，w有w有150j由 =，得： w 總 =250j，因此， w 額 =w 總 -w 有 =250j-150j=100j；因為不w總60%計繩重和摩擦， w 額=g 輪 h，所以動滑輪重：w額100j=100n ，拉力 f 的大?。篻 輪=h1mf=1 （ g 物 +g 輪 ） = 1 （ 150n+100n ）= 250n ；對右圖滑輪組，承擔物重的繩子

7、股數(shù)333n=2，對物體做的有用功：w有w 有=gh=150n1m=150j ，由 =，得： w 總w總w有150j=250j，所以 w 額 =w 總-w 有 =250j-150j=100j；因為不計繩重和摩擦，w 額=g 輪=60%h，因此動滑輪重： g 輪 =w額=100j =100n，拉力 f 的大小： f=1 （ g 物+g 輪 ）= 1h1m22（150n+100n ） =125n ；由以上計算可知，對物體做的有用功都是150j，總功都是 250j，動滑輪重都是100n ，故 a 、 b、 c 都正確；但拉力不同，故d 錯故選 d 5 如圖所示，小麗分別用甲、乙兩滑輪把同一桶沙從一樓

8、地面提到二樓地面，用甲滑輪所做的總功為w1， 機械效率為1；用乙滑輪所做的總功為w22， 機械效率為， 若不計繩重與摩擦，則a w1 = w2c w1 2bw 1 = w2d w1 w21 1 22【答案】c【解析】【分析】由圖可知甲是定滑輪，乙是動滑輪，利用乙滑輪做的額外功多，由“小明分別用甲、乙兩滑輪把同一桶沙從一樓地面提到二樓地面”可知兩種情況的有用功，再根據(jù)總功等于有用功加上額外功，可以比較出兩種情況的總功大小然后利用w有100% 即可比較出二者機w總械效率的大小【詳解】因為用甲、乙兩滑輪把同一桶沙從一樓地面提到二樓地面，所以兩種情況的有用功相同；w有根據(jù)可知：當有用功一定時，利用機械

9、時做的額外功越少，則總功越少，機械效w總率越高而乙滑輪是動滑輪，所以利用乙滑輪做的額外功多，則總功越多，機械效率越低即 w1 w2，1 2 【點睛】本題考查功的計算和機械效率的大小比較這一知識點，比較簡單，主要是學生明確哪些是有用功，額外功，總功，然后才能正確比較出兩種情況下機械效率的大小6 利用如圖所示的滑輪組提起一個重為2000n 的物體，繩子自由端的拉力f=600n。10s內物體被勻速提升2m。不忽略繩重和機械部件間的摩擦，則下列說法中正確的是a動滑輪總重為400nb繩子自由端移動的速度為0.8m/sc拉力 f 做功為 6000jd增加物體被提升的高度可提高該滑輪組的機械效率【答案】 b

10、【解析】【詳解】a由圖知道，承擔物重的繩子是四段，即n=4，若忽略繩重及摩擦，則拉力是：f 1 g g動 ，4由此可得動滑輪的總重是：g動4fg =4600n2000n=400n，由于是不忽略繩重和機械部件間的摩擦，故a 錯誤；b繩子自由端移動的距離是：s=4h=4 2m=8m ，繩子自由端移動的速度是：s8mv0.8m/s ，t 10s故 b 正確；c拉力做的功是：w 總 =fs=600n 8m=4800j，故 c 錯誤；d該滑輪組的機械效率是：w有用ghghg=fsf 4h，w總4f即機械效率與高度無關，所以，增加物體被提升的高度不可能提高該滑輪組的機械效率，故 d 錯誤。7 在生產和生活

11、中經(jīng)常使用各種機械，在使用機械時，下列說法中正確的是a可以省力或省距離，但不能省功b可以省力，同時也可以省功c可以省距離，同時也可以省功d只有在費力情況時才能省功【答案】 a【解析】【詳解】使用機械可以省力、省距離或改變力的方向，但都不能省功，故使用任何機械都不能省功，故b、 c、 d 選項錯誤；a 選項正確；8 用如圖所示滑輪組提起重g=320n 的物體，整個裝置靜止時，作用在繩自由端的拉力f=200n，則動滑輪自身重力是（繩重及摩擦不計）a120nb 80nc 60nd無法計算【答案】 b【解析】【詳解】由圖可知， n=2，由題知， g物 =320n， f=200n，不考慮繩重和摩擦，即：

12、，動滑輪重： g輪 =80n9 如圖所示，一長為l 的直桿可繞o 點轉動，桿下掛一所受重力為g 的物塊，剛開始直桿與豎直方向夾角為60o.為了安全下降物塊，用一個始終水平向右且作用于直桿中點的拉力 f，使直桿緩慢地轉動到豎直位置（可以認為杠桿每一瞬間都處于平衡狀態(tài)），則下列說法正確的a拉力 f 的大小保持不變衡力1c這個過程中物塊重力所做的功為gl2杠桿【答案】 c【解析】【詳解】b拉力 f 和物塊重力g 是一對平d這個過程中直桿一直都是費力a由圖知，杠桿由與豎直方向成 60角逐漸轉到豎直位置時，由于拉力始終水平，所以其力臂逐漸變大；物體對杠桿拉力為阻力，轉動過程中阻力臂逐漸變?。挥筛軛U平衡條

13、件可知拉力f 逐漸變小，故a 錯誤；b拉力 f 和物塊重力大小不等、不一條直線上，不作用在一個物體上，所以不是一對平衡力，故 b 錯誤；c杠桿由與豎直方向成60角時，杠桿右端高度h1 l ，轉到豎直位置時杠桿下端高度2降到 l 處，所以物體下降高度vhl1 l 1 l ，所以物體重力做功221wgvhgl ，故 c 正確；2d當杠桿轉到豎直位置時，阻力臂為0，杠桿為省力杠桿，故d 錯誤。10 如圖所示，杠桿處于平衡狀態(tài)，如果將物體a 和 b 同時向靠近支點的方向移動相同的距離，下列判斷正確的是a杠桿仍能平衡b杠桿不能平衡，右端下沉c杠桿不能平衡，左端下沉d無法判斷【答案】 c【解析】【詳解】原

14、來杠桿在水平位置處于平衡狀態(tài)，此時作用在杠桿上的力分別為物體a 、 b 的重力，其對應的力臂分別為oc、 od ，根據(jù)杠桿的平衡條件可得：magoc=m b god ，由圖示可知，oc od所以 ma mb，當向支點移動相同的距離 l 時，兩邊的力臂都減小 l，此時左邊為： ma g（ oc l ） =m agoc mag l ，右邊為： 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 因此杠桿將向懸掛a 物體的一端即左端傾斜故選 c11 如圖所示，用下列裝置提升同一重物，

15、若不計滑輪自重及摩擦，則最省力的是abcd【答案】 c【解析】【詳解】1a 此圖是動滑輪，由動滑輪及其工作特點可知，省一半的力，即f=g；2b此圖是定滑輪，由定滑輪及其工作特點可知，不省力，即f=g；c此圖是滑輪組，繞在動滑輪上的繩子由3 股，則 f=1g；3d此圖是滑輪組，繞在動滑輪上的繩子由2 股，則 f=1g2由以上可知：在滑輪重及摩擦不計的情況下最省力的是c， c 符合題意12 下列說法中正確的是a機械效率越高，機械做功一定越快b做功越多的機械，機械效率一定越高c做功越快的機械，功率一定越大d功率越大的機械做功一定越多【答案】 c【解析】機械效率越高，表示有用功與總功的比值越大，功率表

16、示做功快慢，功率越大，機械做功一定越快機械效率與功率沒有關系，故a 錯誤做功越多的機械，有用功與總功的比值不一定大，機械效率不一定高，故b 錯誤功率是表示做功快慢的物理量，做功越快的機械，功率一定越大，故c 正確，符合題意為答案功等于功率與時間的乘積，時間不確定，所以功率越大的機械做功不一定越多，故d 錯誤13 一均勻木板ab， b 端固定在墻壁的轉軸上，木板可在豎直面內轉動，木板下墊有長方形木塊 c，恰好使木塊水平放置，如圖所示，現(xiàn)有水平力f 由 a 向 b 緩慢勻速推動，在推動過程中，推力f 將a逐漸增大b逐漸減小c大小不變d先增加后減小【答案】a【解析】【詳解】以桿為研究對象，桿受重力g

17、 和c 對它的支持力f 支 ，重力的力臂為l g，支持力的力臂為l支，根據(jù)杠桿平衡條件可得：f 支 l支 =glg ，水平力f 由 a 向b 緩慢勻速推動木塊，f 支的力臂在減小，重力g 及其力臂l g 均不變，根據(jù)杠桿平衡條件可知，在整個過程中支持力在逐漸增大；由于支持力逐漸變大，且力的作用是相互的，所以可知桿對物體c 的壓力也逐漸變大，根據(jù)影響摩擦力大小的因素可知，c 和木板間、 c 和地面間的摩擦力逐漸增大，木塊 c 勻速運動，受到推力和摩擦力是平衡力，推力大小等于摩擦力大小，由力的平衡條件可知，水平推力 f 也逐漸增大，故 a 符合題意， bcd 不符合題意。14 室內垃圾桶平時桶蓋關

18、閉不使垃圾散發(fā)異味，使用時用腳踩踏板，桶蓋開啟根據(jù)室內垃圾桶的結構示意圖可確定：（）a桶中只有一個杠桿在起作用，且為省力杠桿b桶中只有一個杠桿在起作用，且為費力杠桿c桶中有兩個杠桿在起作用，用都是省力杠桿d桶中有兩個杠桿在起作用，一個是省力杠桿，一個是費力杠桿【答案】 d【解析】圖中的垃圾桶有兩個杠桿，def 為一個杠桿，動力臂大于阻力臂屬于省力杠桿；abc 為另一個杠桿，動力臂小于阻力臂屬于費力杠桿，故答案選d點睛：本題考查杠桿的分類，難點是如何從生活中的工具中抽象出杠桿，解題方法是判斷省力費力杠桿時從動力臂和阻力臂的大小入手15 物理興趣小組用兩個相同滑輪分別組成滑輪組勻速提起質量相同的物

19、體，滑輪的質量比物體的質量小，若不計繩重及摩擦，提升重物的高度一樣，對比如圖所示甲、乙兩滑輪組，下列說法正確的是a甲更省力，甲的機械效率大b乙更省力，乙的機械效率大c乙更省力，甲、乙機械效率一樣大d甲更省力，甲、乙機械效率一樣大【答案】 d【解析】【分析】（1）由滑輪組的結構知道承擔物重的繩子股數(shù)n，則繩子自由端移動的距離s=nh，1f（ gg動）；n（ 2）把相同的重物勻速提升相同的高度，做的有用功相同；不計繩重及摩擦，利用相同的滑輪和繩子、提升相同的高度，做額外功相同；而總功等于有用功加上額外功，可知利用滑輪組做的總功相同，再根據(jù)效率公式判斷滑輪組機械效率的大小關系【詳解】（ 1）不計繩重

20、及摩擦，拉力所以 f 甲f 乙，甲圖省力；f1g）（甲=3， n乙=2，ng動 ，由圖知， n（2）由題知，動滑輪重相同，提升的物體重和高度相同；根據(jù) w額=g 輪 h、 w有用 =g 物 h，利用滑輪組做的有用功相同、額外功相同，總功相同，由w 有用100% 可知，兩滑輪組的機械效率相同w 總故選 d16 如圖所示 , 用滑輪組提升重物時, 重 200n 的物體在5s 內勻速上升了1m.已知拉繩子的力 f 為 120n, 如果不計繩重及摩擦,則提升重物的過程中a繩子自由端被拉下3mb拉力 f 做的功為200jc滑輪組的機械效率是 83.3% d拉力 f 的功率是 40w 【答案】 c【解析】

21、【詳解】a 、物重由兩段繩子承擔，因此，當物體提升1m 時，繩子的自由端應被拉下2m，故a 錯誤；b、拉力為120n，繩子的自由端應被拉下2m，則拉力做功為：，故b 錯誤；c、滑輪組的機械效率，故 c 正確；d、拉力f 的功率，故d 錯誤故選 c【點睛】涉及機械效率的問題時，關鍵是要清楚總功、有用功、額外功都在哪，特別要清楚額外功是對誰做的功，弄清楚這些功后，求效率和功率就顯得簡單了。17 如圖，用滑輪組將 600n 的重物在 10s 內勻速提升了 2m，動滑輪重為 100n（不計繩重和摩擦），下列說法正確的是a繩子自由端拉力的功率是70wb滑輪組的機械效率是85.7%c提升重物的過程中所做的

22、額外功是400jd提升的重物變成400n 時，滑輪組的機械效率將變大【答案】 b【解析】【詳解】a根據(jù)圖示可知，n=2，不計繩重和摩擦，拉力：f= 1 （ g+g 輪 ） = 1 （600n+100n ） =350n，22拉力端移動距離：s=2h=2 2m=4m，總功：w 總=fs=350n4m=1400j，拉力的功率：p= w總 = 1400j =140w；t10s故 a 錯；b有用功：w 有用 =gh=600n2m=1200j，滑輪組的機械效率：w有1200j= 85.7%，w總1400j故 b 正確；c提升重物的過程中所做的額外功：w 額=w 總 w 有用 =1400j1200j=200

23、j，故 c 錯；d當提升重物的重力減小為400n，做的有用功就變小，而額外功幾乎不變，有用功和總功的比值變小，故滑輪組的機械效率變小，故d 錯；18 下圖所示的工具中，屬于費力杠桿的是：a鋼絲鉗b起子c羊角錘d鑷子【答案】 d【解析】【詳解】動力臂小于阻力臂的杠桿屬于費力杠桿，四幅圖中只有鑷子的動力臂是小于阻力臂的，故應選 d 。19 分別用如圖所示的甲、乙兩個滑輪組，在5s 內將重為100n 的物體 g 勻速提升2m ，每個滑輪的重均為 10n不計繩重及摩擦，此過程中（）a拉力 f 甲 小于拉力f 乙b f 甲做的功大于f 乙 做的功c甲滑輪組的機械效率小于乙滑輪組的機械效率d f 甲 做功

24、的功率等于f 乙做功的功率【答案】 d【解析】【詳解】由題可知 ,甲乙兩滑輪組均將相同物體提升相同高度 ,由 w 有 gh 可知 w 甲有 w 乙有 ；不計繩重及摩擦 ,均只需克服動滑輪自重做額外功 ,甲乙中均只有一個動滑輪 ,且動滑輪的重相同 ,由 w 額g 動 h 可知 w 甲額 w 乙額 ，因為 w 總 w 有+w 額 ,所以 w 總甲 w 總乙 。a. 由圖可知 ,n12,n23，不計繩重及摩擦，則f 甲 （ g+g 動）（ 100n+10n ） 55n， f 乙 （g+g動 ） （ 100n+10n ） 36.7nf 甲 ，故 a 不正確。 b. f 甲 與 f 乙 做的功均為總功

25、,由于 w 總甲w 總乙 ,即 f 甲 做的功等于 f 乙 做的功，故 b 不正確； c. 由于 w 甲有 w 乙有 ,w 總甲 w 總乙 ,根據(jù)可知 , ，故 c 不正確； d. 拉力做功的功率p,由于 w總甲 w總乙、時間甲乙t 也相同 ,所以 p 甲 p 乙，故 d 正確；故選d.【點睛】甲、乙兩個滑輪組將同一物體勻速提升至相同的高度，在不計繩重和摩擦的情況下，有用功就是提升重物所做的功，對動滑輪所做的功是額外功，總功等于有用功和額外功之和，機械效率是有用功與總功的比值20 如圖所示，規(guī)格完全相同的滑輪，用相同的繩子繞成甲、乙兩個滑輪組，分別提起重為 g1 和 g2 的兩個物體，不計摩擦

26、與繩重，比較它們的省力情況和機械效率，下列說法正確的是a若g1=g2，則f1 f2，甲的機械效率高b若g1=g2，則f1 f2 ，乙的機械效率高c若g1g2 ，則f1f2，甲、乙的機械效率相同d若g1 g2，則f1 f2，乙的機械效率高【答案】 d【解析】【詳解】a. 由于滑輪組相同,并且不計摩擦則額外功相等,若 g1=g 2，則有用功也相同，所以機械效率相等，故a 錯誤； b. 甲圖 n=3,f1= g1,乙圖 n=2,f2= g2,若 g1=g2 ,則 f1f 2，提升相同的重物，其機械效率與繩子的繞法無關，即機械效率相同；故b 錯誤； c. 甲圖 n=3,f1= g1,乙圖 n=2,f2

27、= g2,若 g1g 2,則 f1f2 ,若 g1g 2，則乙圖有用功多，機械效率高，故c 錯誤；d. 甲圖 n=3,f =g ,乙圖 n=2,f = g ,若 ,則 ff;甲乙兩圖由于滑輪組相同,并且不計112212摩擦則額外功相等,若 g1g 2，由 w=gh ，可得，則乙圖有用功多，機械效率高，故d 正確；故選 d.【點睛】要判斷甲、乙兩圖的繩子段數(shù)來比較省力情況，由于滑輪組相同，并且不計摩擦則額外功相同通過比較有用功的大小可比較機械效率的高低21 下圖是使用簡單機械勻速提升同一物體的四種方式（不計機械重和摩擦），其中所需動力最小的是（ ）abcd【答案】 d【解析】【詳解】在 a 的斜

28、面中，存在f 14m=g2m，故f1 = g；在b 的滑輪組中，n=3，故f2=g；在c23的定滑輪中，不省力，故f3=g；在d 的杠桿中，存在f44l=gl，故f 4=g；可見所需動4力最小的是d 22 如圖所示的滑輪組，用f=30n 的拉力，拉動水平地面上重為300n 的物體，使物體勻速前進了 2m. 物體和地面之間的摩擦力為45n，在此過程中，下列說法正確的是 拉力做的功是120j繩子自由端移動的距離是2m滑輪組的機械效率是75% a 點受到的拉力為300nabc d 【答案】c【解析】【詳解】由圖可知，n=2，則繩子自由端移動的距離：s繩2s物22m=4m ；故錯誤；拉力做的功：w總fs繩30n4m=120j ；故正確；克服物體和地面之間的摩擦力做的功為有用功，則有用功：w 有=fs 物=45n 2m=90j，滑輪組的機械效率：w有