【物理】簡單機(jī)械難題及答案

【物理】簡單機(jī)械難題及答案一、簡單機(jī)械選擇1.皮劃艇是我國奧運(yùn)優(yōu)勢項目之一，如圖所示，比賽中運(yùn)動員一手撐住漿柄的末端（視為支點），另一手用力劃漿.下列說法正確的是（）A.為省力，可將用力劃漿的手靠近支點B.為省力，可將用力劃漿的手遠(yuǎn)離支點C.為省距離，可將用力劃漿的手遠(yuǎn)離支點D.將用力劃漿的手靠近支點，既能省力又能省距離【答案】B【解析】【分析】結(jié)合圖片和生活經(jīng)驗，判斷杠桿在使用過程中，動力臂和阻力臂的大小關(guān)系，再判斷它是屬于哪種類型的杠桿.【詳解】運(yùn)動員一手撐住漿柄的末端（視為支點），另一手用力劃漿.根據(jù)杠桿平衡條件FiL]=F2l_2可知，船槳在使用過程中，動力臂小于阻力臂，是費(fèi)力杠桿.AB.為省力，可將用力劃漿的手遠(yuǎn)離支點，故A錯誤，B正確；CD.為省距離，可將用力劃漿的手靠近支點，但費(fèi)距離，故CD錯誤；2.如圖所示，利用動滑輪提升一個重為G的物塊，不計繩重和摩擦，其機(jī)械效率為60%.要使此動滑輪的機(jī)械效率達(dá)到90%,則需要提升重力為G的物塊的個數(shù)為（）A.3個B.4個C.5個D.6個【答案】D【解析】【詳解】不計繩重和摩擦，”廣.廠=60%,G=?Ga，要使斤二廠「二90%,則Gf=9Gs.=6G.

3.如圖用同一滑輪，沿同一水平面拉同一物體做勻速直線運(yùn)動，所用的拉力分別為凡、F2、F3,下列關(guān)系中正確的是F1>F2>F3F1VF2VF3c.f2>f1>f3D.F2<Fi<F3【答案】D【解析】【詳解】第一個圖中滑輪為定滑輪，因為定滑輪相當(dāng)于一個等臂杠桿，不能省力，所以根據(jù)二力平衡，此時拉力F1寸第二個圖中滑輪為動滑輪，因為動滑輪可省一半的力，所以根據(jù)二力平衡，此時拉力第三個圖中滑輪為動滑輪，由二力平衡可知此時的拉力等于兩股繩子向右的拉力，即F3=2/；由此可得故D正確.4.工人師傅利用如圖所示的兩種方式，將重均為300N的貨物從圖示位置向上緩慢提升0.5m。F］、F二始終沿豎直方向；圖甲中0B=20A,圖乙中動滑輪重為60N,重物上升速度為O.Olm/so不計杠桿重、繩重和摩擦，則下列說法正確的是A.甲乙兩種方式都省一半的力B.甲方式E由150N逐漸變大C.乙方式的有用功是180JD.乙方式艮的功率為3.6W【答案】D【解析】【分析】（1）根據(jù)杠桿的特點和動滑輪的特點分析甲乙兩種方式的省力情況;

（2）根據(jù)動力臂和阻力臂的關(guān)系分析甲方式F：的變化；（3）根據(jù)W明=Gh可求乙方式的有用功；（4）根據(jù)公式P=Fv求出乙方式F二的功率?！驹斀狻緼、甲圖，B為動力，已知OB=2OA,即動力臂為阻力臂的2倍，由于不計摩擦、杠桿自重，由杠桿平衡條件可知，動力為阻力的一半，即B=150N；由圖乙可知，n=3,不計繩重和摩擦，則區(qū)=g（G+G動）=gx（300N+60N）=120N,故A錯誤；B、甲圖中，重力即阻力的方向是豎直向下的，動力的方向也是豎直向下的，在提升重物的過程中，動力臂和阻力臂的比值不變，故動力B為150N不變，故B錯誤；C、不計繩重和摩擦，乙方式的有用功為：W^l（J=Gli=3OONxO.5ml5OJ,故C錯誤；D、乙方式中艮=120N,繩子的自由端的速度為VL0.01m/sx3=0.03m/s,則乙方式B的功率為：P=上=上竺=1^繩=120Nx0.03〃?/s=3.6W,故D正確。故選D。5.如圖所示，輕質(zhì)杠桿八8,將中點。支起來，甲圖的蠟燭粗細(xì)相同，乙圖的三支蠟燭完全相同，所有的蠟燭燃燒速度相同。在蠟燭燃燒的過程中，則杠桿全相同，所有的蠟燭燃燒速度相同。在蠟燭燃燒的過程中，則杠桿?新。h；△?新。h；△一毛乙B.甲左端下沉，乙仍保持平衡D.甲、乙均能保持平衡A3B甲A.甲左端下沉，乙右端下沉C.甲右端下沉，乙右端下沉【答案】B【解析】【詳解】設(shè)甲乙兩圖中的杠桿長均為圖甲中,〃匕葭=〃"/右，燃燒速度相同，，蠟燭因燃燒減少的質(zhì)量"相同，故左邊為:（m4-mf）/4=m左/左-左,右邊為：（m右-）/6=m61右-〃//右,因為/左小于/右，所以（ni左-〃/）/左=m左/m7左〉（右-）I6=m（|I右-右,故左端下沉；圖乙中，設(shè)一只蠟燭的質(zhì)量為加???直尺在水平位置平衡;???三支蠟燭同時點燃，并且燃燒速度相同，???三支蠟燭因燃燒減少的質(zhì)量”相同，11V2x-/=(〃?-")x-/,42???在燃燒過程中直尺仍能平衡.故選B.6.下列幾種方法中，可以提高機(jī)械效率的是A.有用功一定，增大額外功B.額外功一定，增大有用功C.有用功一定，增大總功D.總功一定，增大額外功【答案】B【解析】【詳解】A.機(jī)械效率是有用功和總功的比值，總功等于有用功和額外功之和，所以有用功一定，增大額外功時，總功增大，因此有用功與總功的比值減小，故A不符合題意；B.額外功不變，增大有用功，總功變大，因此有用功與總功的比值將增大，故B符合題意；C.有用功不變，總功增大，則有用功與總功的比值減小，故C不符合題意；D.因為總功等于有用功和額外功之和，所以總功一定，增大額外功，有用功將減小，則有用功與總功的比值減小，故D不符合題意..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(nèi)物體被勻速提升2m。不忽略繩重和機(jī)械部件間的摩擦,則下列說法中正確的是A.動滑輪總重為400N.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(jī)械效率【答案】B【解析】【詳解】A.由圖知道，承擔(dān)物重的繩子是四段，即〃=4,若忽略繩重及摩擦,則拉力是:T（g+g動），由此可得動滑輪的總重是：G3J=4/一G=4X600N-2000N=400N,由于是丕忽喳繩重和機(jī)械部件間的摩擦，故A錯誤；B.繩子自由端移動的距離是：5=46=4X2m=8m,繩子自由端移動的速度是：v=￡==0.8ni/s,t10s故B正確：C.拉力做的功是：W總=Fs=600NX8m=4800J,故C錯誤；D.該滑輪組的機(jī)械效率是：W行用_GGhG//-.W也FsF4h4F即機(jī)械效率與高度無關(guān)，所以，增加物體被提升的高度不可能提高該滑輪組的機(jī)械效率，故D錯誤。.在生產(chǎn)和生活中經(jīng)常使用各種機(jī)械，在使用機(jī)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.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(fèi)力情況時才能省功【答案】A【解析】【詳解】使用機(jī)械可以省力、省距離或改變力的方向，但都不能省功，故A選項正確：使用任何機(jī)械都不能省功，故B、C、D選項錯誤；如圖所示，手用&的力將物體B勻速提升/7,凡做功為300J；若借助滑輪組用Fz的力把物體B勻速提升相同高度，F(xiàn)2做功為500J,下列說法錯誤的是A.滑輪組機(jī)械效率為60%B.兩個過程物體B均勻速運(yùn)動，機(jī)械能增加C.滑輪組的自重，繩子和滑輪之間的摩擦等因素導(dǎo)致F2做的功有一部分屬于額外功D.F2做功的功率比Fi做功的功率大【答案】D【解析】【詳解】A.根據(jù)題意知道，用F]的力將物體B勻速提升兒&做的是有用功，即W『300J,借助滑輪組用F2的力把物體B勻速提升相同高度，F(xiàn)2做的是總功，即W總=500J,由〃=2工><100%知道，滑輪組的機(jī)械效率是：二X]00%=^221X100%=60%

卬總500J'故A不符合題意；B.由于兩個過程物體B均做勻速運(yùn)動，所以，動能不變，但高度增加，重力勢能增大，而動能與勢能之和是機(jī)械能，所以機(jī)械能增大，故B不符合題意；C.由于需要克服滑輪組的自重及繩子和滑輪之間的摩擦做功，即由此導(dǎo)致Fz多做一些功，即額外功，故C不符合題意；D.由9=叫知道，功率由所做的功和完成功所需要的時間決定，根據(jù)題意不知道完成t功所用的時間，故無法比較功率的大小，故D符合題意.10.利用如圖所示的滑輪，在粗糙水平面上勻速拉動物體，下列敘述正確的是（）A.重力做的功是有用功B.拉力￡做的功是額外功C.繩子自由端的拉力尸做的功是總功D.該滑輪的機(jī)械效率可能等于100%【答案】C【解析】A、由圖知，是水平使用動滑輪拉動物體，克服物體受到的摩擦力做的功為有用功，故A錯；B、由圖知，是水平使用動滑輪拉動物體，克服物體受到的摩擦力做的功，即拉力E做的功為有用功，克服繩與動滑輪之間的摩擦、克服動滑輪和繩重而做的功為額外功，故B錯；C、繩子自由端的拉力尸做的功包括有用功、額外功，為總功，故C正確；D、在拉動物體的過程中要克服繩與動滑輪之間的摩擦、要克服動滑輪和繩重而做一定的額外功，使得有用功小于總功，該滑輪的機(jī)械效率總小于100%,故D錯.故選C.

.一均勻木板AB,8端固定在墻壁的轉(zhuǎn)軸上，木板可在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)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由八向8緩慢勻速推動，在推動過程中，推力F將?A\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\B.逐漸減小D.B.逐漸減小D.先增加后減小C.大小不變【答案】A【解析】【詳解】以桿為研究對象，桿受重力G和C對它的支持力/支，重力的力臂為/g,支持力的力臂為/支，根據(jù)杠桿平衡條件可得：/文晨=G/g,水平力尸由A向3緩慢勻速推動木塊，尸文的力臂在減小，重力G及其力臂b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(yùn)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，水平推力尸也逐漸增大，故A符合題意，BCD不符合題意。.如圖是抽水馬桶水箱進(jìn)水自動控制的結(jié)構(gòu)原理圖，AO5為一可繞固定點。轉(zhuǎn)動的輕質(zhì)杠桿，己知04:06=1:2,A端用細(xì)線掛一空心鋁球，質(zhì)量為2.7依.當(dāng)鋁球一半體積浸在水中，在8端施加3.5N的豎直向下的拉力尸時，杠桿恰好在水平位置平衡.（。怡=2.7x103依/〃/,g=10N/kg）下列結(jié)果正確的是：-O<-：-O<-I??■?A.該鋁球空心部分的體積為1X10—3環(huán)B.該鋁球的體枳為3x10-3〃?3C.該鋁球受到的浮力為20ND.該鋁球受到的浮力為40N【答案】C【解析】【分析】根據(jù)密度的公式得到鋁球?qū)嵭牟糠值捏w枳，根據(jù)杠桿的平衡條件得到A端的拉力，鋁球在水中受到的浮力等于重力減去A端的拉力，根據(jù)阿基米德原理求出排開水的體積，從而得

出球的體枳，球的體積減去實心部分的體枳得到空心部分的體積.【詳解】鋁球?qū)嵭牟糠值捏w積：%:="=P2.7鋁球?qū)嵭牟糠值捏w積：%:="=P2.7依2.7xlO3Z:g//w3=1X107陽）由杠桿平衡的條件可得：FaxOA=FbxOB,心=空心=2乂3.5%=7%,AOAHI鋁球受到的浮力：F浮=G-F=mg-F=2.7kgxlON/奴-7N=20N,鋁球排開水的體積：V排=J=2°：=2乂］0_3〃戶，夕水g1x10kg/tnxION/kg鋁球的體積:%=2%=2x2x10-加=4x10-3“3,則空心部分的體積：嗎=匕求一腺=4x107加3—卜10-3加3=3x10—3，/.【點睛】本題考查杠桿和浮力的題目，解決本題的關(guān)健知道杠桿的平衡條件和阿基米德原理的公式.13.如圖所示,用滑輪組提升重物時,重200N的物體在5s內(nèi)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(jī)械效率是83.3%D.拉力F的功率是40W【答案】C【解析】【詳解】A、物重由兩段繩子承擔(dān)，因此，當(dāng)物體提升1m時，繩子的自由端應(yīng)被拉下2m,故A錯誤；B、拉力為120N,繩子的自由端應(yīng)被拉下2m,則拉力做功為：l"w=Fs=120NX2m=240J,故B錯誤；卬有用Gh200”imrj====8q3%C、滑輪組的機(jī)械效率W總W總240J■,故C正確；W_240J_Pz48WD、拉力F的功率15s,故D錯誤.故選C.【點睛】涉及機(jī)械效率的問題時，關(guān)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。14.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（）C.杠桿不能平衡，右端下沉D.無法判斷【答案】C【解析】原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(yīng)的力臂分別為OC、OD,C°D-3由高根據(jù)杠桿的平衡條件可得：mAgOC=niBgOD,由圖知OCVOD.所以打〃>口均，當(dāng)向支點移動相同的距離4L時，兩邊的力臂都減小△!.此時左邊的力矩為：niAg（OCSL）=niAgOC-niAgAL,右邊的力矩為：nwg（OD-ZkL）=mBgOD-mEgZkL,由于1m>1叫，所以mAgZiL>iitegAL：所以：nugOC-niAgAL<niBgOD-mBgAL.因此杠桿不能平衡，將向懸掛B物體的一端即右端下沉。故C正確為答案。15.如圖所示，斜面長3m,高0.6m,建筑工人用繩子在6s內(nèi)將重500N的物體從其底端沿斜面向上勻速拉到頂端，拉力是150N（忽略繩子的重力）.則下列說法正確的是A.斜面上的摩擦力是50NB.拉力的功率是50WC.拉力所做的功是300JD,斜面的機(jī)械效率是80%【答案】A【解析】【分析】（1）利用W=Fs計算該過程拉力F做的功；利用”"=Gh求出有用功，利用W額=*『總-W力求出額外功，然后利用w^=fs計算貨物箱在斜面上受的摩擦力大小；（2）利用PW%=—求拉力做功功率；（3）由n=k求斜面的機(jī)械效率.t心【詳解】AC.拉力F做的功：We=Fs=150Nx3m=450J；有用功：Wftnj=Gh=500Nx0.6m=300J,額外功：W?=W.g-WWI1=450J-300J=150J,由W^=fs可得，物體在斜面上受到的摩w150/W450/擦力：f=」=2巴.=50N,故A正確、C錯誤；B.拉力的功率：P=—包=+匕S3/77/6s%300J=75W,故B錯；D.斜面的機(jī)械效率：n=肅=育7xl00%e66.7%,故D錯誤.故選A..下圖所示的工具中，屬于費(fèi)力杠桿的是：【答案】D【解析】【詳解】動力臂小于阻力臂的杠桿屬于費(fèi)力杠桿，四幅圖中只有鑲子的動力臂是小于阻力臂的，故應(yīng)選D。.工人師傅用如圖所示的滑輪組，將重為800N的重物緩慢勻速豎直提升3m,人對繩的拉力F為500N,不計繩重和滑輪轉(zhuǎn)軸處的摩擦，則（）A.繩子自由端移動的距離為9mB.動滑輪的重力為200NC.人通過滑輪組做的有用功為1500JD.滑輪組的機(jī)械效率為53.3%【答案】B【解析】試題分析：由圖可知，滑輪組中由2段繩子承擔(dān)物體和動滑輪的總重，即n=2,物體勻速豎直提升3m,則繩子自由端移動的距離為：s=nh=2x3m=6m,故A錯誤.

此過程中,所做有用功為:W?=Gh=800Nx3m=2400J,故C錯誤.所做總功為：W,g=Fs=500Nx6m=3000J；額外功為：有=3000J-2400J=600J,不計繩重和滑輪轉(zhuǎn)軸處的摩擦，則額外功為克服動滑輪重力做的功，即W『G勸h,動滑輪的重力G劭=W/h=600J3m=200N,故B正確為答案.滑輪組的機(jī)械效率=七號=24007=七號=24007n==3000780%故D錯誤.考點：滑輪組的機(jī)械效率有用功額外功.如圖所示，有一質(zhì)量不計的長木板，左端可繞。點轉(zhuǎn)動，在它的右端放一重為G的物塊，并用一豎直向上的力F拉著。當(dāng)物塊向左勻速運(yùn)動時，木板始終在水平位置保持靜止，在此過程中，拉力F()A.變小B.變大C.不變D.先變大后變小【答案】A【解析】【詳解】把長木板看作杠桿，此杠桿在水平位置平衡，根據(jù)杠桿的平衡條件：動力X動力臂=阻力義阻力臂可知，當(dāng)動力臂不變，阻力大小不變，物塊向左勻速滑動時，阻力臂在減小，可得動力隨之減小，答案選A。.如圖所示，在水平拉力F作用下，使重40N的物體A勻速移動5m,物體A受到地面的摩擦力為5N,不計滑輪、繩子的重力及滑輪與繩子間的摩擦，拉力F做的功為A.50JB.25JC.1OOJD.2OOJ【答案】B【解析】【詳解】如圖所示，是動滑輪的特殊用法，拉力是A與地面摩擦力的2倍,故F=2/=2x5n=ion：物體A在水平方向上勻速移動5m,

1s=5X5m=2.5m則拉力移動的距離：2,拉力F做的功：W=Fs=10NX2.5m=25j.故選B.20.內(nèi)有少量飲料的罐子可以斜放在水平桌面上保持平衡.下列四個圖中，能正確表示飲料罐（含飲料）所受重力的示意圖是（）【答案】A【解析】【詳解】重力的方向始終豎直向下，故CD錯誤；根據(jù)題意，內(nèi)有少量飲料的罐子可以斜放在水平桌面上保持平衡，根據(jù)杠桿的平衡條件知，只有重力的作用線經(jīng)過支點時，罐子才會保持平衡，故A正確，B錯誤.故選A.【點睛】關(guān)鍵是根據(jù)杠桿的平衡條件分析，理解當(dāng)一個力通過支點時，此力的力臂為零，對杠桿起不到任何作用，即原來平衡的杠桿會仍然平衡.22.C點為硬棒4。的重心，硬棒可繞4點轉(zhuǎn)動。在棒的8點施加力Fi,Fi的方向沿00,線，棒在圖所示位置處于靜止?fàn)顟B(tài)。則A.FA.Ft>GB.Fi=GC.重力的力臂等于C.重力的力臂等于SiD.Fi方向沿00'線向下【答案】A【解析】【詳解】AB.由圖像可得，A點到R的距離為白，若令A(yù)點到重力的距離為S3,根據(jù)杠桿的平衡條件“動力X動力臂=阻力X阻力臂”可知[xs?=Gx邑可以推出由于可得Fi>G故A選項正確，符合題意，B選項錯誤，不符合題意；C.重力的力臂為支點A到重力的距離，重力豎直向下，因此力臂為水平方向，故C選項錯誤，不符合題意；D.B與G在支點同側(cè)，重力方向豎直向下，所以e的方向應(yīng)該向上，故D選項錯誤，不符合題意。22.在探究杠桿平衡條件的時候，小明在均勻木板中間挖孔，孔中插一金屬桿，固定在鐵架臺上，木板可以圍繞中間自由轉(zhuǎn)動.每個鉤碼的質(zhì)量為200g,A、B、C、D、E、F為質(zhì)量不計的掛鉤，己知AB=BO=OC=CD,ABOCD的連線與EDF的連線垂直.現(xiàn)在B處掛兩個鉤碼，D處掛一個鉤碼，木板在水平位置平衡(如圖所示).下列做法能使木板仍在水平位置平衡的是A.在B、D兩處各加掛一個鉤碼B.在B處加掛1個鉤碼，D處加掛2個鉤碼C.B處掛兩個鉤碼不變，把D處的一個鉤碼掛在F處D.把B處兩個鉤碼掛在A處，把D處的一個鉤碼掛在C處【答案】C【解析】【分析】(1)符合杠桿平衡條件FJkFL,杠桿平衡，不符合杠桿平衡條件，力和力臂乘積大的一端下沉.（2）力臂是從支點到力的作用線的距離，把鉤碼掛在E處、F處杠桿水平平衡時，力臂均和鉤碼掛在D處的力臂相等.【詳解】設(shè)AB=BO=OC=CD二L,每個鉤碼的重力為G.A.在B、D兩處各加掛一個鉤碼時，杠桿左側(cè)力與力臂的積為3GXL,右側(cè)力與力臂的積為2GX2L,因3GXLW2GX2L,所以木板不會平衡，故A錯誤；B.在B處加掛1個鉤碼、D處加掛2個鉤碼時，杠桿左側(cè)力與力臂的積為3GXL,右側(cè)力與力臂的枳為3GX2L,因3GXLH3GX2L,所以木板不會平衡，故B錯誤；C.把D處的一個鉤碼掛在E處或F處，杠桿右側(cè)的力臂不變，仍為0D長，杠桿左右兩側(cè)力與力臂的乘積相等，所以木板會平衡，故C正確.D.把8處兩個鉤碼掛在力處，把〃處的一個鉤碼掛在。處，杠桿左側(cè)力與力臂的積為2GX2L,右側(cè)力與力臂的積為GXL,因2GX2LHGXL,所以木板不會平衡，故D錯誤；故選C.23.某建筑工