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第十一章 简单机械
一、单选题
1．如图所示，下列工具在使用中属于省力杠杆的是（ ）
A．筷子 B．钓鱼竿
C．钢丝钳 D．食品夹
2．用不可伸长的轻绳按图甲、乙两种方式将重力为10N的物体匀速提升10cm。下列说法正确的是（ ）
A．一定为10N B．一定小于10N
C．图甲中绳子自由端移动10cm D．图乙中绳子自由端移动5cm
3．如图所示，在“探究动滑轮工作特点”的实验中，滑轮第一次受到的作用，第二次受到竖直向上的作用，物体都被匀速向上提起。已知物体的重力为，若不计摩擦和绳重，则下列说法正确的是（ ）
A．该实验中，需要测量的物理量只有物重和弹簧测力计示数F
B．
C．的力臂大小为2r
D．
4．用如图所示的滑轮组，匀速直线拉动水平地面上重为35N的物体，手的拉力为20N，物体移动的速度为0.1m/s，物体受到地面的摩擦力为32N，不计绳重、滑轮组的摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．滑轮组的机械效率为80% B．动滑轮重为5N
C．拉力的功率为2W D．10s内物体的重力做功为35J
5．小王做“探究杠杆的平衡条件”的实验，用下图所示的方式悬挂钩码，杠杆（杠杆上每格等距）能水平平衡，但老师建议小王不宜采用这种方式。主要是因为（　　）
A．一个人无法独立操作 B．力臂与杠杆不重合
C．杠杆受力不平衡 D．力和力臂数目过多，不易得出结论
6．用下图所示的四种简单机械，将同一重物从低处匀速提升到高处。在不计机械自重及摩擦的情况下，最省力的是（温馨提示：在直角三角形中，角所对的直角边等于斜边的一半）（ ）
A． B．
C． D．
7．用如图所示滑轮组提起重300N的货物，人所用的拉力为200N，当物体上升1m高度时（不计绳重和摩擦），在此过程中下面说法正确的是（ ）
A．拉力所做的总功为200J B．提升货物所做的有用功为300J
C．额外功为50J D．滑轮组的机械效率为80%
8．如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式（不计机械自重和摩擦），其中所需动力最小的是（　　）
A． B．
C． D．
二、填空题
9．如图所示，重100N的物体A在水平拉力F的作用下以的速度匀速运动10s，弹簧测力计的示数为20N，滑轮组的机械效率为．则拉力F所做的功是 J，拉力F的功率是 W，物体A受到的摩擦力是 N；若拉力F增大，物体A受到地面的摩擦力 （选填“变大”“变小”或“不变”）．（不计绳重和滑轮重）
10．在水平桌面上放一个200N的重物，现用如图所示装置将物体匀速拉动，物体与桌面的摩擦力是48N，不考虑滑轮重力和滑轮与绳间摩擦，水平拉力F为 N。若绳子自由端移动速度为0.9m/s，则物体移动速度为 。
11．某人用斜面装置将重为120N的物体匀速从斜面的底部拉到顶部，已知斜面长为5m，高是2m，拉力F=60N，则此人做的有用功为 ，额外功为
12．如图所示，在滑轮组的作用下，重100N的物体以0.2m/s的速度匀速上升，动滑轮重为20N，不计绳重和摩擦，则绳子自由端的拉力F= N，该滑轮组的机械效率η= ，拉力F做功的功率P= W。
13．如下图所示，A、B为两个弹簧测力计，如果拉力F为3N，那么A的示数为 N，B的示数为 N。
三、实验题
14．利用铁架台、杠杆、质量相等的钩码等器材，探究杠杆的平衡条件。
(1)调节平衡螺母，将没挂钩码的杠杆调节至水平位置平衡，如图甲所示。其目的是方便测量 ；
(2)如图乙所示，在A处挂3个钩码，则应在B处挂 个钩码，才能使杠杆在水平位置保持平衡。杠杆平衡后，若在A和B处再各加挂一个同样的钩码，则杠杆 （选填“左端下沉”“右端下沉”或“依旧平衡”）。
15．小文为探究滑轮组的机械效率设计了如图甲所示的创新实验装置，整个装置固定在带有刻度的支撑背景板上，带绕线轮的电机可通过转动拉起重物，压力传感器可测出绳子自由端拉力。
不同物重对应的滑轮组机械效率实验数据
组别 绳子承担物重段数 G物/N F/N W总/J η
1 n＝3 1.96 0.80 0.120 ▲
2 3.92 1.51 0.227 86.5%
3 5.88 2.20 0.330 89.1%
4 n＝4 1.96 0.63 0.126 77.8%
5 3.92 1.22 0.244 80.3%
6 5.88 1.75 0.350 84.0%
实验步骤：①在动滑轮下方挂上钩码，记录重力G物，标记物体的位置；
②闭合电机开关，匀速提升重物0.05m，断开开关，记录拉力F和绳子自由端移动的距离s；
③分别改变G物和滑轮组绕线方式（使承担物重绳子段数n不同），重复以上操作，并记录数据结果如表格所示；
(1)请将表格中的数据补充完整 ；（计算结果保留到0.1%）
(2)根据表中数据可得出的结论是 ；
(3)与课本装置（如图乙）相比，该创新实验装置的优点是： 。（写出两点）
四、计算题
16．用定滑轮匀速提升质量为20 kg的物体，所用的拉力为220N，物体提升的高度为2m，求此过程中的有用功、总功和定滑轮的机械效率（g取10N/kg）。
17．如下图所示，重500N的工人师傅用120N的拉力，使重力为300N的物体以0.2m/s的速度匀速提升。（不计绳重及摩擦）
(1)求5s内绳子自由端移动的距离；
(2)求动滑轮的重力；
(3)若绳子所能承受的最大拉力为600N，则工人师傅所能提起的最大物重是多少牛？
试卷第1页，共3页
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参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 C C D A D B B D
1．C
【详解】A、筷子使用时，动力臂小于阻力臂是费力杠杆，故A不符合题意；
B、钓鱼竿使用时，动力臂小于阻力臂是费力杠杆，故B不符合题意；
C、钢丝钳翦断钢丝时，动力臂大于阻力臂是省力杠杆，故C符合题意；
D、食品夹使用时，动力臂小于阻力臂是费力杠杆，故D不符合题意；
故选C．
2．C
【详解】A．由图可知，甲滑轮是定滑轮，若不计绳重和摩擦，拉力等于物体的重力，即
而实际上绳重和摩擦是存在的，所以拉力可以大于10N，故A错误；
B．乙滑轮是动滑轮，假设乙滑轮重10N，若不计绳重和摩擦，拉力等于物体和动滑轮总重力的一半，即
而实际上绳重和摩擦是存在的，所以拉力大于10N，故B错误；
C．由于甲是定滑轮，绳长不可伸长的情况下，绳端移动的距离跟物体上升的距离是一样的，都是10cm，故C正确；
D．由于乙是动滑轮，绳长不可伸长的情况下，绳数n=2，绳端移动的距离是物体上升的距离的2倍，即为20cm，故D错误。
故选C。
3．D
【详解】A．在“探究动滑轮工作特点”的实验中，需要测量的物理量有动滑轮重G动、物重G物以及测力计示数F，故A错误；
B．由图知，O为支点，不计摩擦和绳重，阻力为动滑轮和物体的总重力，阻力臂为动滑轮的半径；用竖直向上的力F2（动力）提升物体时，动力臂为动滑轮的直径，所以动力臂是阻力臂的2倍，由杠杆平衡条件可知，动力是阻力的一半，即故B错误；
C．力臂是支点到力的作用线的垂线段，由图知OA与F1的作用线垂直，所以F1的力臂为OA，故C错误；
D．在提升动滑轮的过程中，由力臂的定义可知，F1的力臂要小于F2的力臂，根据杠杆平衡条件可知，在阻力和阻力臂不变的情况下，动力臂越小，动力越大，即，故D正确。
故选D。
4．A
【详解】A．滑轮组的机械效率为
故A正确；
B．动滑轮重为
故B错误；
C．拉力的功率为
故C错误；
D．重力与移动的距离垂直，不做功，10s内物体的重力做功为零，故D错误。
故选A。
5．D
【详解】如图所示的方式悬挂钩码，杠杆平衡时杠杆的左侧是多个力共同作用的结果，采用这种方式是不妥当的，这主要是因为杠杆的力和力臂数目过多，不易得出结论，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
6．B
【详解】A．动滑轮是省力杠杆，其动力臂是阻力臂的2倍，则动力是阻力的一半，即
B．根据机械功原理，任何机械都不省功，所以由得
C．设阻力臂为L，则从支点到动力作用点长度为3L，因为动力作用线与横杆夹角为30°，说明动力臂长度为横杆的一半，即。根据杠杆平衡条件可得
D．定滑轮是等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，则；
综上可知，最省力的是B选项的拉力F。故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
7．B
【详解】提起货物所做的有用功
W有用=Gh=300N×1m=300J
由图知，承担物重绳子的股数是n=2，则绳子自由端移动的距离
s=2h=2×1m=2m
提起货物所做的总功
W总=Fs=200N×2m=400J
提起货物所做的额外功
W额=W总 W有用=400J 300J=100J
滑轮组的机械效率
故B正确，ACD错误。
故选B。
8．D
【详解】A．不计机械自重和摩擦，则有有，代入数据为
得到，故A不符合题意；
B．由题图可知为滑轮组，与动滑轮相连的绳子段数是3，即n=3，则，故B不符合题意；
C．题图是一个倒着用的动滑轮，但动力作用在动滑轮的轴上，所以，故C不符合题意；
D．由题图可知，动力臂为
阻力臂为1m，动力臂和阻力臂之比为，所以动 力和阻力之比为，所以，故D符合题意。
故选D。
9． 40 4 32 不变
【解析】略
10． 16
【详解】[1]由图知道，n=3，不考虑滑轮重力和滑轮与绳间摩擦，水平拉力
[2]因为拉力端移动的距离等于物体移动距离的3倍，时间相同，所以，由知道，拉力端移动的速度等于物体移动速度的3倍，即物体移动速度
11． 240J 60J
【详解】做的有用功为：；
此人做的总功为：；
额外功为：．
点睛；关键是理解利用斜面做功时，有用功还是提升物体克服重力所做的功，而额外功是克服斜面摩擦所做的功，所以根据额外功可以求出斜面摩擦力的大小，也是经常考查的内容，注意理解额外功是对谁做的功．
12． 40 83.3% 24
【详解】[1]由图可知，滑轮组承担重物和动滑轮重的绳子的股数n=3，不计绳重和摩擦，则绳子自由端的拉力为
[2]滑轮组的机械效率为
（3）绳子自由端移动的速度为
拉力做功的功率为
13． 9 6
【详解】[1]弹簧测力计A连接的滑轮上有3段绳子，所以动滑轮对弹簧测力计的拉力即弹簧测力计A的读数是拉力的3倍，即弹簧测力计A的示数是3×3N=9N
[2]弹簧测力计B连接的滑轮上有2段绳子，所以动滑轮对弹簧测力计的拉力即弹簧测力计B的读数是拉力的2倍，即弹簧测力计B的示数是2×3N=6N
14．(1)力臂的大小
(2) 2 右端下沉
【详解】（1）调节平衡螺母，将没挂钩码的杠杆调节至水平位置平衡，如图甲所示，此时力臂与杠杆重合，便于直接在杠杆上读出力臂的大小，方便测量力臂。
（2）[1][2]设每个钩码重力为，杠杆上一格的长度为，根据杠杆平衡条件则有
解得，即应在B处挂2个钩码，才能使杠杆在水平位置保持平衡；杠杆平衡后，若在A和B处再各加挂一个同样的钩码，则杠杆左端为，右端为，，所以右端下沉。
15．(1)81.7%
(2)滑轮组机械效率与承担物重绳子段数及提升物体重力有关，承担物重绳子段数越少，提升物重越重，滑轮组机械效率越大
(3)见解析
【详解】（1）第一次实验中，滑轮组机械效率为
（2）由1、2、3或4、5、6可知，同一滑轮组，提升重物越重，机械效率越高；由1、4或2、5或3、6可知，提升物重相同时，绳子受力段数越少，机械效率越高；综合得出：滑轮组机械效率与承担物重绳子段数及提升物体重力有关，承担物重绳子段数越少，提升物重越重，滑轮组机械效率越大。
（3）与课本装置（如图乙）相比，该创新实验装置的优点是：板上有刻度，方便直接读出物体升高高度；电机可匀速提升物体；力传感器可精确测出拉力大小且读数方便。
16．400J ，90.9%
【详解】此过程中的有用功
W有=Gh=mgh=20kg×10N/kg×2m=400J
使用定滑轮既不省距离也不费距离，则拉力端移动的距离
s=h=2m
拉力做的总功
W总=Fs=220N×2m=440J
定滑轮的机械效率
17．(1)3m
(2)60N
(3)1440N
【详解】（1）5s内物体移动的高度h=vt=0.2m/s×5s=1m
动滑轮上有3股绳，绳子自由端移动的距离s=nh=3×1m=3m
（2）由图可知，动滑轮上有3股绳，用120N的拉力拉300N的物体，则动滑轮重力
（3）因为工人师傅体重为500N，绳子所能承受的最大拉力为600N，则工人师傅所能提起的最大物重
答案第1页，共2页
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