【物理】 简单机械测试题及答案经典

【物理】简单机械测试题及答案经典

一、简单机械选择题

1．如图所示，斜面长3m，高0.6m，建筑工人用绳子在6s内将重500N的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是150N（忽略绳子的重力）．则下列说法正确的是

A．斜面上的摩擦力是50N B．拉力的功率是50W

C．拉力所做的功是300J D．斜面的机械效率是80%

【答案】A

【解析】

【分析】

（1）利用W＝Fs计算该过程拉力F做的功；利用W有＝Gh求出有用功，利用W额＝W总﹣W有求出额外功，然后利用W额＝fs计算货物箱在斜面上受的摩擦力大小；（2）利用P

＝W

t

求拉力做功功率；（3）由η＝

W

W

有

总

求斜面的机械效率．

【详解】

AC.拉力F做的功：W总＝Fs＝150N×3m＝450J；有用功：W有用＝Gh＝500N×0.6m＝300J，额外功：W额＝W总﹣W有用＝450J﹣300J＝150J，由W额＝fs可得，物体在斜面上受到的摩

擦力：f＝W

s

额＝

150

3

J

m

＝50N，故A正确、C错误；B.拉力的功率：P＝

W

t

总＝

450

6

J

s

＝75W，故B错；D.斜面的机械效率：η＝

300

450

W J

W J

有

总

＝ ×100% 66.7%，故D错误．故

选A．

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

3

（G+G动）=

1

3

×（140N+10N）=50N，故A错误；

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：η=W

W

有用

总

×100%=

280J

300J

×100%≈93.3%，故C正确。

D．提升200N重物时，重物重力增加，据η=W

W

有用

总

=

Gh

Gh G h

+

动

=

G

G G

+

动

可知滑轮组机

械效率变大，故D错误。

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．如图所示甲、乙两套装置所用滑轮质量均相等，用它们分别将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度．若G1＝G2，所用竖直向上的拉力分别为F1和F2，拉力做功的功率分别为P1和P2，两装置的机械效率分别为η1和η2（忽略绳重和摩擦）．则下列选项正确的是

A．F1＞F2；η1＝η2；P1＝P2B．F1＞F2；η1＞η2；P1＞P2 C．F1＜F2；η1＜η2；P1＜P2D．F1＜F2；η1＞η2；P1＞P2【答案】A

【解析】

【详解】

不计绳重及摩擦，因为拉力F＝1

n

（G+G轮），n1＝2，n2＝3，所以绳子受到的拉力分别

为：F1＝1

2

（G1+G轮），F2＝

1

3

（G2+G轮），故F1＞F2；故CD错误；

因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额＝G轮h，W有用＝G物h，所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同；

由η＝W

W

有用

总

可知，机械效率相同，η1＝η2；

又因为所用时间相同，由P＝W

t

可知，拉力做功的功率P1＝P2，故B错误，A正确．

故选A．

5．如图为工人用力撬起石头的情景，小亮在图中画出了四个作用于硬棒上的力，其中能正确表示工人左手施力且最省力的是（）

A．F1B．F2C．F3D．F4

【答案】C

【解析】

解答：因为由图可知,四个力中F3的力臂最长，所以根据杆杆平衡条件可知，最省力的是沿F3方向．故选C.

6．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

做的总功：W总＝Fs＝40N×2m＝80J；斜面的机械效率为：η＝W

W

有用

总

×100%＝

50J

80J

×100%

＝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＝

s

W

额＝

30J

2m

＝15N，故D错误．故选C.

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

功；（3）求出了有用功和总功，可利用公式η＝W

W

有用

总

计算出机械效率；（4）总功减去

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．

7．一均匀木板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

【详解】

以杆为研究对象，杆受重力G和C对它的支持力F支，重力的力臂为l G，支持力的力臂为l 支

，根据杠杆平衡条件可得：F支l支=Gl G，水平力F由A向B缓慢匀速推动木块，F支的力臂在减小，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、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。

8．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

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=W

W

有

总

可知，机械效

率相同，即η甲＝η乙．故A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】

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；

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．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．

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）

A．1s B．2s C．3 s D．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A在物体B的作用下向右做匀速直线运动时，。拉动A向左运动时，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．小勇体重600N，利用如图所示的滑轮组在10s内使物体A匀速上升5m．已知物体A 重为800N，小勇作用在绳端的拉力大小为500N，在此过程中，下列说法正确的是

A．水平地面对小勇的支持力做功为6000J

B．小勇做的有用功为3000J

C．小勇拉力的功率为250W

D．此滑轮组的机械效率为80%

【答案】D

【解析】

水平地面对小勇的支持力与小勇运动的方向是垂直的，支持力不做功，故A错；小勇做的有用功就是克服物体的重力做的功W有=Gh=800N×5m=4000J，故B错；小勇做的总功为W 总=Fs=500N×10m=5000J，拉力的功率为P=W总/t=5000J/10s=500W，故C错；滑轮组的机械效率为η=W有/W总=4000J/5000J=80%，故D正确；应选D．

13．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F2B．F1一定小于F2

C．W2一定大于W1D．只有F2大于F1，W2才大于W1

【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。

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

一半力．所以F2=1

2

f；

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F3=2f；

故F2

15．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

G×0.8m=20N×0.4m

解得：

G=10N

16．如图所示，有一质量不计的长木板，左端可绕O点转动，在它的右端放一重为G的物块，并用一竖直向上的力F拉着。当物块向左匀速运动时，木板始终在水平位置保持静止，在此过程中，拉力F（）

A．变小B．变大C．不变D．先变大后变小【答案】A

【解析】

【详解】

把长木板看作杠杆，此杠杆在水平位置平衡，根据杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂可知，当动力臂不变，阻力大小不变，物块向左匀速滑动时，阻力臂在减小，可得动力随之减小，答案选A。

17．如下图所示的四种机械提起同一重物，不计机械自重和摩擦，最省力的是

A．B．

C．D．

【答案】D

【解析】

【详解】

根据题意知道，在不计机械自重和摩擦的条件下使用的简单机械；

A．图的杠杆提升重物时，由于动力臂小于阻力臂，所以是费力杠杆，即

F＞G；

B．用图中的杠杆提升重物时，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，即

C．图中滑轮组承担物重的绳子的有效股数是：

n=2，

所以，绳端的拉力是：

；

D．图中滑轮组承担物重的绳子的有效股数是：

n=3

所以，绳端的拉力是：

；

综上所述，只有D图中的机械最省力。

18．如图所示，物理兴趣小组分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起质量相同的物体，不计绳重及摩擦．若每个滑轮质量相同，对比两个滑轮组，下列说法正确的是

A．甲更省力，甲机械效率大

B．乙更省力，机械效率一样大

C．乙更省力，乙机械效率大

D．甲更省力，机械效率一样大

【答案】B

【解析】

【详解】

由图可知，作用在乙上绳子的股数是3，更省力些；用甲、乙两个滑轮组匀速提起质量相同的物体，不计绳重及摩擦，只克服动滑轮重做额外功，若每个滑轮质量相同，则提升相同高度时，甲乙所做的有用功和额外功均相同，故机械效率一样大．故本题正确选项是B．

19．室内垃圾桶平时桶盖关闭不使垃圾散发异味，使用时用脚踩踏板，桶盖开启．根据室内垃圾桶的结构示意图可确定：（）

A．桶中只有一个杠杆在起作用，且为省力杠杆

B．桶中只有一个杠杆在起作用，且为费力杠杆

C．桶中有两个杠杆在起作用，用都是省力杠杆

D．桶中有两个杠杆在起作用，一个是省力杠杆，一个是费力杠杆

【答案】D

【解析】

图中的垃圾桶有两个杠杆，DEF为一个杠杆，动力臂大于阻力臂属于省力杠杆；ABC为另一个杠杆，动力臂小于阻力臂属于费力杠杆，故答案选D．

点睛：本题考查杠杆的分类，难点是如何从生活中的工具中抽象出杠杆，解题方法是判断省力费力杠杆时从动力臂和阻力臂的大小入手．

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．用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率 η 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 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，最终将达到 100%

B ．当 G 物=12N 时，弹簧测力计读数为 5N

C ．此滑轮组动滑轮的重力为 4N

D ．G 物不变，改变图甲中的绕绳方式，滑轮组机械效率将改 【答案】B 【解析】 【分析】

（1）使用机械时，人们为完成某一任务所必须做的功叫有用功；对完成任务没有用，但又不得不做的功叫额外功；有用功与额外功之和叫总功。有用功与总功的比值叫机械效率； （2）不计绳重和摩擦，结合图中信息，根据

W W Gh G

W W W Gh G h G G η=

=

=

=+++有用有总

有额

动动

求得动滑轮的重力，再计算G 物=12N 时弹

簧测力计读数；

（3）G 物不变，改变图甲中的绕绳方式，分别将同一物体匀速提高到相同高度，做的有用功相同；克服动滑轮做的额外功相同，由此分析机械效率的变化情况。 【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做额外功，所以总功一定大于有用功；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，但最终不能达到和超过100%，故A 错误； BC 、由图可知，G=12N ，此时η=80%， 不计绳重和摩擦，W W Gh G

W W W Gh G h G G η=

=

=

=+++有用有总

有额

动动

，

即：

12N 80%12N G =+动

，

解得动滑轮的重力：G 动=3N ，故C 错误； G 物=12N 时，弹簧测力计读数：1

112N 3N 5N 33

F G G 物动（）（）=

?+=?+=，故B 正确； D 、G 物不变，改变图甲中的绕绳方式，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 G h =额轮，即额外功W 额相同，总功相同，则两装置的机械效率相同。故D 错误。 故选：B 。

22．如图所示，某人用扁担担起两筐质量为m 1、m 2的货物，当他的肩处于O 点时，扁担水平平衡，已知l 1＞l 2，扁担和筐的重力不计。若将两筐的悬挂点向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

C ．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（m 2-m 1）

21

l

l l -V D ．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（m 2-m 1）2l

l l

-V V

【答案】D 【解析】 【详解】

AB ．原来平衡时，m 1gl 1=m 2gl 2， 由图知，l 1＞l 2，所以m 1＜m 2，

设移动相同的距离?l ，则左边：m 1g （l 1?△l ）=m 1gl 1?m 1g △l ， 右边：m 2g （l 2?△l ）=m 2gl 2?m 2g △l ， 因为m 1＜m 2，所以m 1△lg ＜m 2△lg ，

则m 1（l 1?△l ）g ＞m 2（l 2?△l ）g ，则杠杆的左端向下倾斜，故AB 错误； CD ．因为m 1（l 1?△l ）g ＞m 2（l 2?△l ）g ，故往右边加入货物后杠杆平衡， 即：m 1（l 1?△l ）g =（m 2+m ）（l 2?△l ） g ， 且m 1gl 1=m 2gl 2， 得m =（m 2?m 1）

2l

l l

-V V ，故C 错误，D 正确。

23．如图所示，体重为510N 的人，用滑轮组拉重500N 的物体A 沿水平方向以0.02m/s 的速度匀速运动．运动中物体A 受到地面的摩擦阻力为200N ．动滑轮重为20N （不计绳重和

摩擦，地面上的定滑轮与物体A 相连的绳子沿水平方向，地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向，人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上，）．则下列计算结果中正确的是

A ．人对地面的压力为400N

B ．绳子自由端受到的拉力大小是100N

C ．人对地面的压力为250N

D ．绳子自由端运动速度是0.06m/s 【答案】A 【解析】 【详解】

由图知，n=2，所以拉力1

()1102

F G f N =

+=轮地； 所以人对地面的压力510110400F G F N N N =-=-=压； 绳子自由端运动速度20.02/0.04/v m s m s =?=； 【点睛】

本题中有用功应该是克服摩擦力做功，即拉力F 满足1

()2

F G f =

+轮地．

24．用图3甲、乙两种方式匀速提升重为100N 的物体，已知滑轮重20N 、绳重和摩擦力不计．则

A ．手的拉力：F 甲=F 乙；机械效率：η甲=η乙

B ．手的拉力：F 甲＜F 乙；机械效率：η甲＜η乙

C ．手的拉力：F 甲＞F 乙；机械效率：η甲＜η乙

D ．手的拉力：F 甲＞F 乙；机械效率：η甲＞η乙 【答案】D 【解析】 【详解】

由图可知，甲滑轮是定滑轮，使用该滑轮不省力，所以拉力等于物体的重力；乙滑轮是动滑轮，使用该滑轮可以省一半的力，即拉力等于物体和滑轮总重力的一半，则手的拉力：

F甲＞F乙；两幅图中的W有是克服物体重力做的功是相同的，但乙图中拉力做功要克服动滑

轮的重力做功，比甲图中做的总功要多，所以结合机械效率公式

W

W

η=有

总

可知，有用功相

同时，总功越大的，机械效率越小；

所以选D．

25．如图所示，是自卸车的示意图，车厢部分可视为杠杆，则下列分析正确的是

A．B点是支点，液压杆施的力是动力，货物重力是阻力

B．B点是支点，物体A放在车厢前部可省力

C．C点是支点，物体A放在车厢后部可省力

D．C点是支点，物体A放在车厢前部可省力

【答案】C

【解析】

【详解】

由图可知车厢绕着点C转动,所以点C为支点;

当物体放在车厢的后部时,动力臂大于阻力臂,因此省力，所以选项ABD都不正确，故答案为 C.