專題13簡單機械（測試）（解析版）

（滿分100分，時間90分鐘）

一、選擇題（10小題，每小題3分，共30分）

1.如圖所示的工具中，使用時屬于費力杠桿的是（）。

A.開瓶器開瓶蓋B.筷子夾食物

C.定滑輪提升物體D.天平稱物體質量

【答案】B。

【解析】A、開瓶器在使用時，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故A錯誤；?

B、筷子夾食物時，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿，故B正確；?

C、定滑輪的實質是等臂杠桿，故C錯誤；?

D、天平在使用時，動力臂等于阻力臂，是等臂杠桿，故D錯誤。?故選：B。?

2．如圖所示，O點為杠桿支點，在杠桿右端施加力F，某同學畫出力F的力臂l，其中正確的是（）。

A．B．

C．D．

【答案】A。

【解析】力臂是支點到力的作用線的垂直距離，即力臂與力F的作用線垂直，故A正確，BCD錯誤。

故選A。

3．如圖是小華在勞動教育實踐活動中體驗中國傳統農耕“舂稻谷”的示意圖。小華若要更省力，下列

做法可行的是（）。

A．支點不動，腳在桿上的位置前移；

B．將支點靠近人，腳在桿上的位置不動；

C．將支點靠近人，同時腳在桿上的位置前移；

D．將支點遠離人，同時腳在桿上的位置后移

【答案】D。

【解析】A、支點不動，腳在桿上的位置前移，此時阻力、阻力臂不變，動力臂變小，根據杠桿的平衡

條件可知，動力變大，不能省力，故A錯誤；

B、將支點靠近人，腳在桿上的位置不動，此時阻力不變，阻力臂變大，動力臂變小，根據杠桿的平衡

條件可知，動力變大，不能省力，故B錯誤；

C、將支點靠近人，同時腳在桿上的位置前移，阻力不變，阻力臂變大，動力臂變小，根據杠桿的平衡

條件可知，動力變大，不能省力，故C錯誤；

D、將支點遠離人，同時腳在桿上的位置后移，阻力不變，阻力臂變小，動力臂變大，根據杠桿的平衡

條件可知，動力變小，能省力，故D正確。故選：D。

4．如圖所示，重力不計的杠桿OA，O為支點，用力F提起重為30N的物體，恰在水平位置平衡。已知OA=80cm，

AB=50cm，杠桿與轉軸間摩擦忽略不計，下列說法中不正確的是（）。

A．利用該機械提起重物時不能省功；

B．拉力F的力臂為40cm；

C．拉力F的大小為22.5N；

D．拉力F為作用在A點的最小動力

【答案】D。

【解析】A．根據功的原理可知：使用任何機械都不省功；所以，利用該機械提起重物時不能省功，故

A正確，不符合題意；

B．如圖，在中，知道∠CAO=30°，則拉力F的力臂為

故B正確，不符合題意；

C．根據題意可知，重力的力臂為OB=OA-AB=80cm-50cm=30cm

又G=30N

根據杠桿平衡條件得

即有

故C正確，不符合題意；

D．在阻力×阻力臂一定的情況下，動力臂越大，動力將越小。由圖示可知

當OA為動力臂時，作用在A點的動力最小，即力垂直于杠桿向上，故現在的拉力F不是最小作用力，故D

錯誤，符合題意。故選D。

5．如圖所示，快遞小哥為了把較重的貨物裝入運輸車，用同樣的器材設計了甲、乙兩種方式提升貨物。

若把同一貨物勻速提升到同一高度，忽略繩重和摩擦，下列分析正確的是（）。

A．甲方式可以省力B．乙方式不能改變力的方向

C．乙方式可以省力D．甲方式可以省功

【答案】C。

【解析】A．甲中為兩個定滑輪，定滑輪的本質是等臂杠桿，不能省力，故A錯誤；

BC．乙中為一個動滑輪和定滑輪組成的滑輪組，不僅可以省力，還可以改變力的方向，故B錯誤，C正

確；

D．由功的原理可知，使用任何機械都不能省功，故D錯誤。故選C。

6.工人用如圖所示的甲、乙兩種滑輪把同樣一袋沙提升相同的高度，已知沙和袋總重為100N，滑輪重

20N（繩重和摩擦力不計），則下列說法正確的是（）。

A.甲比乙更省力B.甲做的總功比乙的多

C.甲做的有用功比乙的多D.甲的機械效率比乙的高

【答案】D。

【解析】A、由圖可知，甲滑輪是定滑輪，繩重和摩擦不計，使用該滑輪不省力，所以拉力等于物體的

重力，為100N；乙滑輪是動滑輪，繩重和摩擦不計，使用該滑輪可以省一半的力，即拉力等于物體和滑輪

總重力的一半，則，所以，F甲〉F乙；故A錯誤；?

BCD、兩幅圖中的W有是克服物體重力做的功，由于勻速提升相同物體到相同的高度，則有用功是相同的，

但乙圖中拉力做功要克服動滑輪的重力做功，比甲圖中做的總功要多，

所以結合機械效率公式可知，有用功相同時，總功越大的，機械效率越小，所以W

甲〉W乙，故BC錯誤，D正確。故選：D。?

7.下列關于功、功率、機械效率的說法正確的是（）。

A.功率大的機器，做功可能少；

B.機械效率越高的機器，功率越大；

C.省力越多的的機器，機械效率越高；

D.作用在物體上的力越大，對物體所做的功越多

【答案】A。

【解析】A做功時間未知，由W=Pt可知，功率大的機器，做功可能少，故A正確；?

B、機械效率和功率兩者沒有因果關系，如滑輪組的機械效率可到80%，起重機的效率只有40%左右，

但是起重機做功卻比滑輪組快得多。所以機械效率高，功率不一定大，故B錯誤；?

C、有用功與總功的比值叫機械效率，與機械省力的多少沒有關系，故C錯誤；?

D、作用在物體上的力越大，對物體所做的功不一定越多，因為在力方向上的距離不明確，故D錯誤。?

故選：A。?

8.用一個動滑輪和一個定滑輪先后組成如圖甲、乙所示的滑輪組，分別用它們將同一重物勻速提升相

同的高度（忽略繩重和摩擦）。下列說法正確的是（）。

A.甲滑輪組提起物體的力大B.甲滑輪組提起物體做的有用功多

C.甲滑輪組提起物體做的總功少D.甲滑輪組的機械效率高

【答案】A。

【解析】根據題意可知，兩滑輪組提升重物的重力相同，提升的高度相同；?

A、由圖知，n甲=2，n乙=3，?

忽略繩重和摩擦，由可得，

繩端的拉力分別為：?，，?

所以，故A正確；?

BC、由題知，動滑輪重相同，提升的物體重和高度均相同，忽略繩重和摩擦，?

根據、

可知，利用滑輪組做的有用功相同、額外功相同，則總功相同，故BC錯誤；?

D、因有用功相同、總功也相同，由

可知，兩滑輪組的機械效率相同，故D錯誤。故選：A。?

9．如圖所示，已知固定斜面長6m，傾角為30°，木箱重200N。某同學用大小為150N的推力沿斜面向

上推木箱，使木箱沿斜面勻速從底端運動到頂端的過程中，關于木箱所受的力對木箱做的功，下列判斷正

確的是（）。

A．木箱克服斜面摩擦力大小為50N；

B．木箱克服重力做功的大小為900J；

C．推力做功的大小為1200J；

D．斜面支持力做功的大小為600J

【答案】A。

【解析】B．由題意知，木箱的重力G＝200N，斜面高

木箱克服重力做功W有用＝Gh＝200N×3m＝600J，故B錯誤；

C．推力F做的功W總＝Fs＝150N×6m＝900J，故C錯誤；

A．克服摩擦力做的額外功W額＝W總﹣W有用＝900J﹣600J＝300J

摩擦力，故A正確；

D．木箱移動方向與支持力方向垂直，沒有在支持力的方向上移動距離，所以斜面的支持力做功為零，

故D錯誤。故選A。

10．質量為60kg的工人站在水平地面上，利用如圖滑輪組豎直向下拉動繩子自由端，將一質量為80kg

的重物A以0.2m/s的速度勻速上升1m，此時該滑輪組的機械效率為80%（g取10N/kg）。對此工作過程及裝

置以下說法錯誤的是（）。

A．動滑輪重為200NB．拉力F的功率為100W

C．工人對繩的拉力做功1000JD．工人對地面的壓力為100N

【答案】B

【解析】A．由圖中滑輪組的結構知道n=2，物體A的質量m=80kg，則A的重力GA=mg=80kg×10N/kg=800N

不計繩重和摩擦時，滑輪組的機械效率

解得G動=200N

故A正確；

C．工人對繩子的拉力為

則工人對繩的拉力做的功為W=Fs=F×2h=500N×2×1m=1000J，故C正確；

B．已知物體A移動的速度vA=0.2m/s，則工人拉繩子的速度v人=2vA=2×0.2m/s=0.4m/s

則拉力F的功率為，故B錯誤；

D．工人對繩子的拉力和繩子對人的拉力是一對相互作用力，則繩子對人的拉力為F人=F=500N

工人的質量m人=600kg

工人的重力為G人=m人g=600kg×10N/kg=600N

則地面對人的支持力為F支=G人-F人=600N-500N=100N

則人對地面的壓力為F壓=F支=100N，故D正確。故選B。

二、填空題（6小題，每空2分，共30分）

11．杠桿是我們生活中一種常見的簡單機械，如圖所示，輕質杠桿OA可繞O點無摩擦轉動，A點懸掛一

個重為20N的物體，B點施加一個豎直向上的拉力F，使杠桿在水平位置平衡，且OB：AB＝2：1。則F＝N，

此杠桿是杠桿。

【答案】30；費力。

【解析】杠桿水平平衡時，A端受到的阻力大小FA＝G物＝20N，動力F的力臂為OB，阻力FA的力臂為OA，

由杠桿平衡條件F1?L1＝F2?L2可得：F?OB＝FA?OA，因為OB＜OA，所以F＞FA，即杠桿為費力杠桿；

因為OB＝2AB，所以OA＝OB+AB＝3AB，即OB：OA＝2：3，

由F?OB＝FA?OA可得F的大小為：。

故答案為：30；費力。

12．如圖是一輛行李的手推車，當前輪遇到障礙物A時，推車人向下壓扶手，這時手推車可看作杠桿，

支點在___________（填字母）。當后輪遇到障礙物時，推車人向上提扶手，這時支點是___________點（填

字母），與前輪遇到障礙物時相比，此時較___________（選填“省”或“費”）力。

【答案】C；B；省。

【詳解】[1]當前輪遇障礙物A時，推車人向下壓扶手，車繞C點轉動，這時手推車可看成杠桿，支點是

C點。

[2][3]當后輪遇到障礙物A時，推車人向上提扶手，車繞B點轉動，這時支點是B點，動力臂大于阻力臂，

此時手推車可看成是省力杠桿，因此比較省力。

13.如圖，在建筑工地上，工人借助相同的滑輪和繩用甲、乙兩種方式分別將相同物料提起來（忽略摩

擦力的影響），其中可以省力的是______，機械效率較高的是______。

【答案】乙；甲。

【解析】由圖可知，甲是定滑輪，乙是動滑輪，不計繩重及摩擦，?

使用定滑輪的拉力F1=G物；?

使用動滑輪的拉力；?

?F2〈F1，故使用乙省力；

提升的物體重和高度相同，由W有用=G物h可知做的有用功相同；?

忽略摩擦力的影響，則使用定滑輪時做的額外功為零，使用動滑輪時需要克服動滑輪重力做功，即額

外功為，?

由機械效率公式

可知，使用定滑輪的機械效率大于使用動滑輪的機械效率，故甲的機械效率較高。?

故答案為：乙；甲。?

14．如圖所示，斜面長s＝1m，高h＝0.3m，用力F的拉力沿斜面將一重G＝50N的木塊從底端勻速拉到頂

端，木塊受到的摩擦力f＝5N，木塊克服重力做的功W＝_____J，拉力做的功為________J。

【答案】15；20。

【解析】[1]由于木塊的重力為G＝50N，木塊上升的高度為h＝0.3m，所以木塊克服重力做的有用功為

[2]木塊受到的摩擦力f＝5N，斜面長s＝1m，木塊克服摩擦力做的額外功為

拉力對木塊做的總功為。

15．如圖所示，在50N的水平拉力F作用下，重200N的物體沿水平地面向左勻速直線運動了2m，物體與

地面的滑動摩擦力為120N，該物體克服摩擦力做功是______J，使用滑輪組的拉力做功為______J，滑輪組

的機械效率為______。

【答案】240；300；80%。

【解析】[1]物體勻速運動，受到的拉力與摩擦力相等。則克服摩擦力做的有用功為

[2]由圖可知，繩子自由端移動的距離為

拉力做的總功為

[3]滑輪組的機械效率為。

16．如圖所示，工人們用同一滑輪組，根據需要用兩種方式來提起等重的建筑材料，若不計摩擦和繩

重，則F1________F2，機械效率ηA_________ηB（兩空均選填“>”“=”或“＜”），摩擦及繩重忽略不計，

影響滑輪組機械效率的原因有________（寫出一點即可）。

【答案】＜；=；所提建筑材料的重力。

【解析】[1]工人們用同一滑輪組，根據需要有兩種方式來提起等重的建筑材料，由圖知n分別為3、2，

不計摩擦及繩重，提升等重的建筑材料時拉力分別為，

比較可知F1＜F2；

[2]因不計摩擦及繩重，額外功的來源是克服動滑輪自重做的功，滑輪組的機械效率

因動滑輪的重力不變、提起物體的重力相同，故

[3]摩擦及繩重忽略不計，影響滑輪組機械效率的原因有所提建筑材料的重力和動滑輪得的重力等。

三、作圖題（2小題，每題3分，共6分）

17.按照要求作圖。畫出圖中提起重物最省力的繞繩。

【解析】從動滑輪的掛鉤開始依次繞繩子，最后有三段繩子承擔物重，這就是最省力的繞法。如圖所

示：?

18．如圖所示，輕質杠桿OAB上掛一物體，拉力F使杠桿在圖中位置平衡，請在圖中畫出力F的力臂L和

物體所受的重力示意圖。

【解析】過物體的重心，向豎直向下方向畫一條有向線段，用G表示物體所受重力；由支點O向F的作用

線作垂線，垂線段的長度為F的力臂L，如圖所示：

四、實驗題（2小題，共15分）

19．（6分）如圖是小明利用刻度均勻的均質杠桿進行探究“杠桿平衡條件”的實驗。

（1）實驗前為方便___________，應將杠桿調節到水平位置平衡，將杠桿的中點置于支架上，當杠桿

靜止時，發現杠桿左端下沉，這時應將平衡螺母向___________（選填“左”或“右”）端調節；

（2）調節平衡后，在杠桿B點處掛6個鉤碼，如圖甲所示，則在A點處應掛___________個同樣的鉤碼，

杠桿仍然在水平位置平衡；

（3）圖乙是小明利用彈簧測力計做某次實驗的情景，部分數據記錄如下表。已知杠桿每格長5cm，鉤

碼每個重0.5N，請你將彈簧測力計的示數填入表中：

實驗序號動力F1/N動力臂L1/m阻力F2/N阻力臂L2/m

1______0.153.00.10

上述實驗數據不符合杠桿平衡條件，出現問題的原因是___________；

（4）如圖丙所示，當彈簧測力計由位置1轉至位置2的過程中，杠桿在水平位置始終保持平衡，測力

計示數將___________（選填“變大”、“變小”、“先變大再變小”或“先變小再變大”）。

【答案】測量力臂；右；4；3.8；動力臂測量錯誤；先變小后變大。

【解析】（1）[1]將杠桿調節到水平位置平衡，是為了更容易測量力臂，直接在杠桿上讀數。

[2]杠桿左端下沉，這時應將平衡螺母向右調節。

（2）[3]由杠桿平衡原理可知，3格×4個鉤碼=2格×6個鉤碼，所以在A點處應掛4個相同鉤碼。

（3）[4]由圖中的彈簧測力計可知，分度值為0.2N，根據指針位置，讀出示數為3.8N。

[5]由于圖中彈簧測力計斜著拉杠桿，所以杠桿上的刻度，不是此時拉力的力臂。

（4）[6]彈簧測力計由位置1轉至位置2的過程中，力臂先變大后變小，由杠桿平衡原理可知，力的

大小是先變小后變大。

20．（9分）某實驗小組在測滑輪組機械效率的實驗中得到的數據如表所示，實驗裝置如圖所示。

物理量123

鉤碼重G/N446

鉤碼上升的高度h/m0.10.10.1

繩端拉力F/N1.81.42.4

繩端移動的距離s/m0.30.50.3

機械效率74%57%

（1）本實驗原理是______；需要測量工具有______和______；

（2）實驗中應沿豎直方向______拉動彈簧測力計，使鉤碼上升；

（3）通過表中數據可分析出第2次實驗是用______（選填“甲”或“乙”）圖所示裝置的實驗；

（4）通過第1次實驗和第2次實驗的數據分析可得出結論：使用不同的滑輪組提升相同的重物時，動

滑輪的個數越多（動滑輪的質量越大），滑輪組的機械效率______（選填“越高”、“不變”或“越低”）；

（5）小組同學再用第1次實驗中使用的裝置做第3次試驗，表中第3次實驗的機械效率為=______。

額外功為______J；

（7）比較第1次實驗和第3次實驗可得出結論：使用同一滑輪輪輪組______。

【答案】；彈簧測力計；刻度尺；勻速；乙；越低；83.3%；0.12；提升的重物越重，滑

輪組的機械效率越高。

【解析】（1）[1]測量機械效率的公式及測量原理

[2][3]根據知，所以要用到彈簧測力計測量G、F，用刻度尺測量h、s。

（2）[4]在測滑輪組機械效率的實驗中需要沿豎直方向勻速拉動彈簧測力計。

（3）[5]根據可知，第2次實驗中，繩子的有效段數

因此選擇乙裝置進行實驗。

（4）[6]根據可知，第1次實驗繩子的有效段數為3，故通過第1次實驗和第2次實驗的數據分

析可得出結論：使用不同的滑輪組提升相同的重物時，動滑輪的個數越多動滑輪的質量越大，滑輪組的

機械效率越低。

（5）[7]第3次實驗的機械效率為

[8]額外功為

（6）[9]因第1、3次實驗用同一滑輪組做的實驗，故比較第1次實驗和第3次實驗可得出結論：使用

同一滑輪組，提升物體的重力越大，機械效率越高。

五、綜合題（3小題，共19分）

21．（7分）建筑工地的工人用如圖所示的滑輪組來提升重物。已知重物G=900N，不計繩重和摩擦，當

繩子自由端的拉力F=400N時，可將重物勻速提升2m。在此過程中，試求：

（1）拉力F做了多少功?

（2）滑輪組的機械效率是多少?

（3）若將該滑輪組的機械效率提高5%，需要用此滑輪組提升多重的重物?

【答案】（1）2400J；（2）75%；（3）1200N

【解析】（1）由圖可知，滑輪組繩子的有效股數n=3，則繩子自由端移動的距離

拉力F做功

（2）拉力做的有用功

滑輪組的機械效率

（3）不計繩重和摩擦，由

可得，動滑輪的重力

將該滑輪組的機械效率提高5%時，其機械效率為，設提升重物的重力為G′，因克服重物重力

所做功為有用功，克服重物重力和動滑輪重力做的功為總功，所以，滑輪組的機械效率

解得

答：（1）拉力F做功2400J；（2）滑輪組的機械效率是75%；（3）若將該滑輪組的機械效率提高5%，

需要用此滑輪組提升1200N的重物。

22．（8分）如圖甲為小明家一搬花神器，用它抬起花盆，相當于一個繞O點轉動的杠桿，簡化示意圖

如圖乙，神器自身質量約為7kg，O到其自身重力作用線距離約為55cm。使用時，在把手A處施加力F1，O到

F1作用線距離約為110cm。（g=10N/kg）

（1）不放花盆，抬起神器至少需要多大力？

（2）某次搬花，花與盆總質量為80kg，重心在B點，花盆對神器的壓力為F2，O到F2作用線距離約為33cm，

花盆被抬起高度約為10cm。

①克服花與盆重力做了多少功？

②放入這盆花后，小明爸爸需要比抬起空的搬花神器多施加多少力？

【答案】（1）35N；（2）①80J，②240N。

【解析】（1）根據題意可知，神器的重力為G=mg=7kg×10N/kg=70N

由杠桿平衡條件可知F1L1=GL2，則不放花盆，抬起神器至少需要

（2）根據題意可知，花與盆的總重力為

①克服花與盆重力做功為

②花盆對神器的壓力為F2等于花與盆的總重力，由杠桿平衡條件可知

則抬起神器至少需要

放入這盆花后，小明爸爸需要比抬起空的搬花神器多施加為。

答：（1）不放花盆，抬起神器至少需要35N；（2）①克服花與盆重力做了80J；②放入這盆花后，小

明爸爸需要比抬