【物理】簡單機械知識點(大全)一、簡單機械選擇題1．如圖所示，一根木棒在水平動力（拉力）F的作用下以O點為軸，由豎直位置逆時針勻速轉到水平位置的過程中，若動力臂為L，動力與動力臂的乘積為M，則A．F增大，L增大，M增大 B．F增大，L減小，M減小C．F增大，L減小，M增大 D．F減小，L增大，M增大【答案】C【解析】【分析】找某一瞬間：畫出力臂，分析當轉動時動力臂和阻力臂的變化情況，根據杠桿平衡條件求解．【詳解】如圖，l為動力臂，L為阻力臂,由杠桿的平衡條件得：Fl=GL；以O點為軸，由豎直位置逆時針勻速轉到水平位置的過程中，l不斷變小，L逐漸增大，G不變；由于杠桿勻速轉動，處于動態平衡；在公式Fl=GL中，G不變，L增大，則GL、Fl都增大；又知：l不斷變小，而Fl不斷增大，所以F逐漸增大，綜上可知：動力F增大，動力臂l減小，動力臂和動力的乘積M=Fl增大；故選C．【點睛】畫力臂：①畫力的作用線（用虛線正向或反方向延長）；②從支點作力的作用線的垂線得垂足；③從支點到垂足的距離就是力臂．2．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150J B．總功一定是250JC．動滑輪重一定是100N D．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，據此求動滑輪重；不計摩擦和繩重，根據F=（G物+G輪）求拉力大小．【詳解】對左圖滑輪組，承擔物重的繩子股數n=3，對物體做的有用功：W有=Gh=150N×1m=150J，由η=，得：W總===250J，因此，W額=W總-W有=250J-150J=100J；因為不計繩重和摩擦，W額=G輪h，所以動滑輪重：G輪===100N，拉力F的大小：F=（G物+G輪）=（150N+100N）=N；對右圖滑輪組，承擔物重的繩子股數n=2，對物體做的有用功：W有=Gh=150N×1m=150J，由η=，得：W總===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h，因此動滑輪重：G輪===100N，拉力F的大小：F=（G物+G輪）=（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．3．如圖所示，定滑輪重4N，動滑輪重0.5N，在拉力F的作用下，1s內將重為4N的物體A沿豎直方向勻速提高了10cm．如果不計繩重和摩擦．則以下計算結果正確的是A．繩子自由端移動速度為0.3m/sB．拉力F的大小為4NC．拉力F的功率為0.45WD．滑輪組的機械效率為75%【答案】C【解析】【詳解】由圖知道，承擔物重的繩子的有效股數是：n=2，A．繩端移動的距離是：s=2h=2×0.1m=0.2m，繩子自由端移動的速度是：，故A錯誤；B．不計繩重和摩擦，則拉力，故B錯誤；C．拉力做的總功：W總=Fs=2.25N×0.2m=0.45J，拉力F的功率：，故C正確；D．拉力做的有用功W有=Gh=4N×0.1m=0.4J，滑輪組的機械效率是：≈88.9%，故D錯誤。4．如圖用同一滑輪，沿同一水平面拉同一物體做勻速直線運動，所用的拉力分別為F1、F2、F3，下列關系中正確的是A．F1＞F2＞F3B．F1＜F2＜F3C．F2＞F1＞F3D．F2＜F1＜F3【答案】D【解析】【詳解】第一個圖中滑輪為定滑輪，因為定滑輪相當于一個等臂杠桿，不能省力，所以根據二力平衡，此時拉力F1=f；第二個圖中滑輪為動滑輪，因為動滑輪可省一半的力，所以根據二力平衡，此時拉力F2=f；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=2f；由此可得F2<F1<F3.故D正確.5．如圖所示，輕質杠桿AB，將中點O支起來，甲圖的蠟燭粗細相同，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 D．甲、乙均能保持平衡【答案】B【解析】【詳解】設甲乙兩圖中的杠桿長均為l。圖甲中，m左l左=m右l右，燃燒速度相同，∴蠟燭因燃燒減少的質量m′相同，故左邊為：（m左-m′）l左=m左l左-m′l左，右邊為：（m右-m′）l右=m右l右-m′l右，因為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；圖乙中，設一只蠟燭的質量為m∵2m×l=m×l，∴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量m′相同，∵2（m-m′）×l=（m-m′）×l，∴在燃燒過程中直尺仍能平衡．故選B．6．用圖中裝置勻速提升重為100N的物體，手的拉力為60N，滑輪的機械效率為（）A．16.7% B．20% C．83.3% D．100%【答案】C【解析】【詳解】由圖可知，提升重物時滑輪的位置跟被拉動的物體一起運動，則該滑輪為動滑輪；∴拉力移動的距離s=2h，η=====≈83.3%．7．為了將放置在水平地面上重為100N的物體提升一定高度，設置了如圖甲所示的滑輪組裝置。當用如圖乙所示隨時間變化的豎直向下的拉力F拉繩時，物體的速度v和物體上升的高度h隨時間變化的關系分別如圖丙和丁所示。（不計繩重和繩與輪之間的摩擦）。下列計算結果不正確的是A．0s～1s內，地面對物體的支持力大于10NB．1s～2s內，物體在做加速運動C．2s～3s內，拉力F的功率是100WD．2s～3s內，滑輪組的機械效率是83.33%【答案】C【解析】【詳解】（1）由圖乙可知,在0～1s內,拉力F＝30N.取動滑輪和重物為研究對象,受到向下的重力G和G動,向上的支持力F支,及三根繩子向上的拉力F′作用，處于靜止狀態；地面對重物的支持力F支＝G?F′＝G?3F拉+G動＝100N?3×30N+G動＝G動+10N10N，故A正確；（2）由圖丙可知，1s～2s內，物體在做加速運動，故B正確；（3）由圖可知在2～3s內,重物做勻速運動,v3＝2.50m/s,拉力F3＝40N，因為從動滑輪上直接引出的繩子股數（承擔物重的繩子股數）n＝3，所以拉力F的作用點下降的速度v′3＝3v3＝3×2.50m/s＝7.5m/s，拉力做功功率（總功率）:P總＝F3v′3＝40N×7.5m/s＝300W，故C錯誤；滑輪組的機械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%83.33%，故D正確。故選C.【點睛】由滑輪組的結構可以看出，承擔物重的繩子股數n＝3，則拉力F移動的距離s＝3h．（1）已知滑輪組繩子的段數n和拉力F拉，物體靜止，設滑輪組對物體的拉力F′，其關系為F拉＝（F′+G動）；地面對物體的支持力等于物體對地面的壓力，等于物體的重力G減去整個滑輪組對物體的拉力F′；（2）由F-t圖象得出在1～2s內的拉力F，由h-t圖象得出重物上升的高度，求出拉力F的作用點下降的距離，利用W＝Fs求此時拉力做功．（3）由F-t圖象得出在2～3s內的拉力F，由v-t圖象得出重物上升的速度，求出拉力F的作用點下降的速度，利用P＝Fv求拉力做功功率，知道拉力F和物重G大小，以及S與h的關系，利用效率求滑輪組的機械效率．8．如圖為工人用力撬起石頭的情景，小亮在圖中畫出了四個作用于硬棒上的力，其中能正確表示工人左手施力且最省力的是（）A．F1 B．F2 C．F3 D．F4【答案】C【解析】解答：因為由圖可知,四個力中F3的力臂最長，所以根據桿桿平衡條件可知，最省力的是沿F3方向．故選C.9．一均勻木板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和C對它的支持力F支，重力的力臂為lG，支持力的力臂為l支，根據杠桿平衡條件可得：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lG均不變，根據杠桿平衡條件可知，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。10．如圖所示，用相同的滑輪不同的繞法提起相同的重物，摩擦力可以忽略不計，在物體勻速上升的過程中A．甲圖省力，機械效率甲圖大B．甲圖省力，機械效率一樣大C．乙圖省力，機械效率乙圖大D．乙圖省力，機械效率一樣大【答案】B【解析】【詳解】分析甲、乙兩圖可知，n甲=3、n乙=2；因繩重和摩擦忽略不計，所以由可知，甲圖更省力；由η==可知，甲乙滑輪組的機械效率一樣，故選B．11．用如圖甲所示的裝置來探究滑輪組的機械效率η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η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η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η=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η=知：機械效率一定小于1，即同一滑輪組機械效率η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η=可知，兩裝置的機械效率相同，即η1=η2．故B錯誤；C、由圖可知，G=12N，此時η=80%，則η=====，即80%=，解得G動=3N，故C錯誤；D、G物=6N時，機械效率η=×100%=×100%=×100%=×100%≈66.7%．故D正確．故選D．12．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=（G+G動）=×（140N+10N）=50N，故A錯誤；B．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×2m=280J，滑輪組的機械效率：=×100%=×100%≈93.3%，故C正確。D．提升200N重物時，重物重力增加，據===可知滑輪組機械效率變大，故D錯誤。13．工人師傅利用如圖所示的兩種方式，將均為300N的貨物從圖示位置向上緩慢提升一段距離．F1、F2始終沿豎直方向；圖甲中OB=2OA，圖乙中動滑輪重為60N，重物上升速度為0.01m/s．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F1由150N逐漸變大C．乙方式機械效率約為83.3% D．乙方式F2的功率為3W【答案】C【解析】試題分析：由甲圖可知，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F1=150N；由圖乙可知，n=3，不計繩重和摩擦，則F2=G+G動）/3=（300N+60N）/3=120N，故A錯誤；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F1的大小不變，故B錯誤；不計繩重和摩擦，則乙方式機械效率為：η=W有/W總=W有/W有+W額=Gh/Gh+G輪h=G/G+G輪=300N/300N+60N=83.3%，故C正確；乙方式中F2=120N，繩子的自由端的速度為v繩=0.01m/s×3=0.03m/s，則乙方式F2的功率為：P=F2v繩=120N×0.03m/s=3.6W，故D錯誤，故選C．考點：杠桿的平衡條件；滑輪（組）的機械效率；功率的計算14．如圖所示，一直桿可繞O點轉動，杠桿下端掛一重物，為了提高重物，用一個始終跟杠桿垂直的力使杠桿由豎直位置慢慢轉到水平位置，在這個過程中直桿A．始終是省力杠桿 B．始終是費力杠桿C．先是省力的，后是費力的 D．先是費力的，后是省力的【答案】C【解析】【詳解】由圖可知動力F1的力臂始終保持不變，物體的重力G始終大小不變，在杠桿從豎直位置向水平位置轉動的過程中，重力的力臂逐漸增大，在L2＜L1之前杠桿是省力杠桿，在L2＞L1之后，杠桿變為費力杠桿．15．如圖所示，滑輪組的每個滑輪質量相同，用它們將重為G1、G2的貨物提高相同的高度（不計繩重和摩擦），下列說法正確的是A．用同一個滑輪組提起不同的重物，機械效率不變B．若G1＝G2，則甲的機械效率大于乙的機械效率C．若G1＝G2，則拉力F1與F2所做的總功相等D．若G1＝G2，則甲、乙滑輪組所做的額外功相等【答案】B【解析】【分析】（1）同一滑輪組提起重物不同時，所做的額外功相同，有用功不同，根據機械效率為有用功和總功的比值判斷滑輪組機械效率是否變化；（2）滑輪組所做的總功為克服物體的重力和動滑輪重力所做的功，根據W＝Gh比較兩者所做總功之間的關系；（3）滑輪組所做的有用功為克服物體重力所做的功，根據W＝Gh比較兩者的大小，再根據機械效率為有用功和總功的比值比較兩者機械效率之間的關系；（4）根據W＝Gh比較有用功的大小．【詳解】A．用同一個滑輪組提起不同的重物時，額外功不變，但有用功不同，有用功和總功的比值不同，則滑輪組的機械效率不同，故A錯誤；BC．若G1=G2，且貨物被提升的高度相同，根據W有=G物h可知，兩滑輪組所做的有用功相等；不計繩重和摩擦，拉力所做的總功為克服物體重力和動滑輪重力所做的功，因甲滑輪組只有1個動滑輪（即動滑輪重更小），所以由W總=（G物+G動）h可知，甲滑輪組做的總功小于乙滑輪組做的總功，由可知，甲滑輪組的機械效率高，故B正確，C錯誤；D．兩物體被提升的高度相同，動滑輪的重力不同，根據W=G動h可知，甲、乙滑輪組所做的額外功不相等，故D錯誤．故選B．【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，使用滑輪或滑輪組時，額外功為提高滑輪做的功、克服摩擦及繩子重做的功．16．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．根據圖示可知，n=2，不計繩重和摩擦，拉力：F=（G+G輪）=（600N+100N）=350N，拉力端移動距離：s=2h=2×2m=4m，總功：W總=Fs=350N×4m=1400J，拉力的功率：P===140W；故A錯；B．有用功：W有用=Gh=600N×2m=1200J，滑輪組的機械效率：η==≈85.7%，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=1400J﹣1200J=200J，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；17．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。18．如圖甲所示，長1.6m、粗細均勻的金屬桿可以繞O點在豎直平面內自由轉動，一拉力﹣﹣位移傳感器豎直作用在桿上，并能使桿始終保持水平平衡．該傳感器顯示其拉力F與作用點到O點距離x的變化關系如圖乙所示．據圖可知金屬桿重（）A．5N B．10N C．20N D．40N【答案】B【解析】【分析】杠桿的平衡條件【詳解】使金屬桿轉動的力是金屬桿的重力，金屬桿重心在中心上，所以阻力臂為：L1=0.8m，取當拉力F=20N，由圖象可知此時阻力臂：L2=0.4m，根據杠桿的平衡條件有：GL1=FL2所以G×0.8m=20N×0.4m解得：G=10N19．如圖所示，規格完全相同的滑輪，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G1＜G2，則F1＜F2，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=G2，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F1<F2，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=G2,若G1<G2,則F1<F2,若G1<G2，則乙圖有用功多，機械效率高，故C錯誤；D.甲圖n=3,F1=G1,乙圖n=2,F2=G2,若<,則F1<F2;甲乙兩圖由于滑輪組相同,并且不計摩擦則額外功相等,若G1<G2，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．20．如圖所示，有一質量不計的長木板，左端可繞O點轉動，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。當物塊向左勻速運動時，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，根據杠桿的平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂可知，當動力臂不變，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。21．如圖所示，每個滑輪的重力相等，不計繩重和摩擦力，G1＝60N，G2＝38N，甲乙兩種情況下繩子在相等拉力F作用下靜止。則每個動滑輪的重力為（）A．3N B．6N C．11N D．22N【答案】B【解析】【分析】分析可知滑輪組承擔物重的繩子股數n，不計繩重和摩擦力，拉力F＝（G+G輪），因為拉力相同，據此列方程求動滑輪的重力。【詳解】由圖知，承擔物重的繩子股數分別為：n1＝3，n2＝2，滑輪的重力相等，設動滑輪的重力為G輪，不計繩重和摩擦力，則拉力分別為：F1＝（G1+G輪），F2＝（G2+G輪），由題知F1＝F2，所以（G1+G輪）＝（G2+G輪），即：（60N+G輪）＝（38N+G輪），解答動滑輪的重力：G輪＝6N。故選：B。22．在使用下列簡單機械勻速提升同一物體的四種方式，所用動力最小的是（不計機械自重、繩重和摩擦）（）A．B．C．D．【答案】D【解析】不計機械自重繩重和摩擦，即在理想狀況下：A.圖示是一個定滑輪拉力F1＝G；B.根據勾股定理知h＝＝3m,圖中為斜面,F2×5m＝G×3m,得到F2＝0.6G；C.如圖所示,由圖可知，由杠桿平衡條件可得：F3×L2＝G×LG,拉力F3＝G×G＝0.4G；D.由圖示可知,滑輪組承重繩子的有效股數n＝3,拉力F4＝G；因此最小拉力是F4；故選：D。點睛：由圖示滑輪組，確定滑輪組的種類，根據滑輪組公式求出拉力F1、F4；由勾股定理求出斜面的高，根據斜面公式求出拉力F2的大小；由圖示杠桿求出動力臂與阻力臂的關系，然后由杠桿平衡條件求出拉力F3；最后比較各力大小，確定哪個拉力最小。23．如圖所示，某人用扁擔擔起兩筐質量為m1、m2的貨物，當他的肩處于O點時，扁擔水平平衡，已知l1＞l2，扁擔和筐的重力不計。若將兩筐的懸掛點向O點移近相同的距離△l，則A．扁擔仍能水平平衡B．扁擔右端向下傾斜C．要使扁擔恢復水平平衡需再往某側筐中加入貨物，其質量為（m2-m1）D．要使扁擔恢復水平平衡需再往某側筐中加入貨物，其質量為（m2-m1）?【答案】D【解析】【詳解】AB．原來平衡時，m1gl1=m2gl2，由圖知，l1＞l2，所以m1＜m2，設移動相同的距離?l，則左邊：m1g（l1?△l）=m1gl1?m1