初中物理简单机械易错题精选
一、简单机械选择题
1.如图所示,工人用250N 的力F 将重为400N 的物体在10s 内匀速提升2m ,则此过程中
A .工人做的有用功为800J
B .工人做的总功为500J
C .滑轮组的机械效率为60%
D .拉力做功的功率为20W
【答案】A 【解析】 【详解】
A .工人做的有用功:
400N 2m 800J Gh W ==?=有 ,
A 选项正确。
B .绳子的自由端移动的距离是4m ,工人做的总功:
250N 4m 1000J W Fs ==?=总 ,
B 选项错误。
C .滑轮组的机械效率:
800J
80%1000J
W W =
=
=有总
η, C 选项错误。 D .拉力做功的功率:
1000J 100W t 10s
W P =
==, D 选项错误。
2.下列几种方法中,可以提高机械效率的是 A .有用功一定,增大额外功 B .额外功一定,增大有用功 C .有用功一定,增大总功 D .总功一定,增大额外功
【答案】B 【解析】 【详解】
A .机械效率是有用功和总功的比值,总功等于有用功和额外功之和,所以有用功一定,增大额外功时,总功增大,因此有用功与总功的比值减小,故A 不符合题意;
B .额外功不变,增大有用功,总功变大,因此有用功与总功的比值将增大,故B 符合题意;
C .有用功不变,总功增大,则有用功与总功的比值减小,故C 不符合题意;
D .因为总功等于有用功和额外功之和,所以总功一定,增大额外功,有用功将减小,则有用功与总功的比值减小,故D 不符合题意.
3.利用如图所示的滑轮组提起一个重为2000N 的物体,绳子自由端的拉力F =600N 。10s 内物体被匀速提升2m 。不忽略绳重和机械部件间的摩擦,则下列说法中正确的是
A .动滑轮总重为400N
B .绳子自由端移动的速度为0.8m/s
C .拉力F 做功为6000J
D .增加物体被提升的高度可提高该滑轮组的机械效率 【答案】B 【解析】 【详解】
A .由图知道,承担物重的绳子是四段,即n =4,若忽略绳重及摩擦,则拉力是:
()1
4
F G G =
+动 , 由此可得动滑轮的总重是:
4=4600N 2000N=400N G F G =-?-动 ,
由于是不忽略绳重和机械部件间的摩擦,故A 错误; B .绳子自由端移动的距离是: s =4h =4×2m=8m , 绳子自由端移动的速度是:
8m 0.8m/s 10s s v t =
== , 故B 正确;
C .拉力做的功是:
W 总 =Fs =600N ×8m=4800J , 故C 错误;
D .该滑轮组的机械效率是:
=
44W Gh Gh G
W Fs F h F
η=
==有用总
, 即机械效率与高度无关,所以,增加物体被提升的高度不可能提高该滑轮组的机械效率,故D 错误。
4.某商店有一不等臂天平(砝码准确),一顾客要买2kg 白糖,营业员先在左盘放一包白糖右盘加1Kg 砝码,待天平平衡后;接着又在右盘放一包白糖左盘加1kg 砝码,待天平平衡后.然后把两包白糖交给顾客.则两包白糖的总质量 A .等于2Kg B .小于2Kg C .大于2Kg D .无法知道 【答案】C 【解析】
解答:由于天平的两臂不相等,故可设天平左臂长为a ,右臂长为b (不妨设a >b ),先称得的白糖的实际质量为m 1,后称得的白糖的实际质量为m 2 由杠杆的平衡原理:bm 1=a×1,am 2=b×1,解得m 1=,m 2= 则m 1
m 2=
因为(m 1+m 2)2=
因为a≠b ,所以(m1+m2)-
2>0,即m 1+m 2>2这样可知称出的白糖质量大于2kg .故选C .
点睛:此题要根据天平的有关知识来解答,即在此题中天平的臂长不等,这是此题的关键.
5.下列关于功率和机械效率的说法中,正确的是( ) A .功率大的机械,做功一定多 B .做功多的机械,效率一定高 C .做功快的机械,功率一定大 D .效率高的机械,功率一定大 【答案】C 【解析】
试题分析:根据功、功率、机械效率的关系分析.功率是单位时间内做的功的多少,机械效率是有用功与总功的比值.
解:A 、说法错误,功率大,只能说明做功快;
B 、说法错误,由于机械效率是有用功与总功的比值,故做功多,不一定机械效率就大;
C 、说法正确;
D 、说法错误,机械效率高,只能说明有用功在总功中占的比例大. 故选C .
6.如图所示,手用F 1的力将物体B 匀速提升h ,F 1做功为300J ;若借助滑轮组用F 2的力把物体B 匀速提升相同高度,F 2做功为500J ,下列说法错误的是
A .滑轮组机械效率为60%
B .两个过程物体B 均匀速运动,机械能增加
C .滑轮组的自重,绳子和滑轮之间的摩擦等因素导致F 2做的功有一部分属于额外功
D .F 2做功的功率比F 1做功的功率大 【答案】D 【解析】 【详解】
A .根据题意知道,用F 1的力将物体
B 匀速提升h ,F 1做的是有用功,即W 有=300J ,借助滑轮组用F 2的力把物体B 匀速提升相同高度,F 2做的是总功,即W 总=500J ,由
100%W W η=
?有用
总
知道,滑轮组的机械效率是: 300J
100%=100%=60%500J
W W η=
??有用总, 故A 不符合题意;
B .由于两个过程物体B 均做匀速运动,所以,动能不变,但高度增加,重力势能增大,而动能与势能之和是机械能,所以机械能增大,故B 不符合题意;
C .由于需要克服滑轮组的自重及绳子和滑轮之间的摩擦做功,即由此导致F 2多做一些功,即额外功,故C 不符合题意;
D .由W
P t
=
知道,功率由所做的功和完成功所需要的时间决定,根据题意不知道完成功所用的时间,故无法比较功率的大小,故D 符合题意.
7.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.
8.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】
【详解】
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.
9.甲升降机比乙升降机的机械效率高,它们分别把相同质量的物体匀速提升相同的高度.则()
A.乙升降机提升重物做的有用功较多B.甲升降机的电动机做的额外功较多
C.甲升降机的电动机做的总功较少D.乙升降机的电动机做的总功较少
【答案】C
【解析】
【详解】
A.提升物体质量和高度相同说明甲、乙升降机做的有用功相等,故A错误;
BCD.既然甲机械效率高,则说明甲做的额外功少,总功也就少,故BD错误,C正确.
10.如图所示,在“探究杠杆平衡条件”的实验中,轻质杠杆上每个小格长度均为2cm,在B点竖直悬挂4个重均为0.5N的钩码,当在A点用与水平方向成30°角的动力F拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡。对该杠杆此状态的判断,下列说法中正确的是
A.杠杆的动力臂为8cm B.该杠杆为费力杠杆
C.该杠杆的阻力大小为0.5N D.动力F的大小为1.5N
【答案】B
【解析】
【详解】
A、当动力在A点斜向下拉(与水平方向成30°角)动力臂是:1
2
OA=
1
2
×4×2cm=4cm,故
A错误;
B、阻力臂OB,3×2cm=6cm>1
2
OA,即阻力臂大于动力臂,该杠杆为费力杠杆,故B正
确;
C、该杠杆的阻力大小为:G=4×0.5N=2N,故C错误;
D、根据杠杆的平衡条件,F1l1=F2l2,G×OB=F×1
2
OA,代入数据,2N×8cm=F×4cm,解得,
F=4N,故D错误。
11.如图所示,用滑轮组提升重物时,重200N的物体在5s内匀速上升了1m.已知拉绳子的力F为120N,如果不计绳重及摩擦,则提升重物的过程中
A.绳子自由端被拉下3m B.拉力F做的功为200J
C.滑轮组的机械效率是83.3% D.拉力F的功率是40W
【答案】C
【解析】
【详解】
A、物重由两段绳子承担,因此,当物体提升1m时,绳子的自由端应被拉下2m,故A错误;
B、拉力为120N,绳子的自由端应被拉下2m,则拉力做功为:
,故B错误;
C、滑轮组的机械效率,故C正确;
D、拉力F的功率,故D错误.
故选C.
【点睛】
涉及机械效率的问题时,关键是要清楚总功、有用功、额外功都在哪,特别要清楚额外功是对谁做的功,弄清楚这些功后,求效率和功率就显得简单了。
12.如图所示,轻质杠杆AB,将中点O支起来,甲图的蜡烛粗细相同,乙图的三支蜡烛完全相同,所有的蜡烛燃烧速度相同。在蜡烛燃烧的过程中,则杠杆
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】
【详解】
设甲乙两图中的杠杆长均为l。
图甲中,m左l左= m右l右,燃烧速度相同,∴蜡烛因燃烧减少的质量m′相同,故左边为:
(m左- m′)l左= m左l左- m′l左,
右边为:
(m右- m′)l右=m右l右- m′l右,
因为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;
图乙中,设一只蜡烛的质量为m
∵2m×l=m×l,
∴直尺在水平位置平衡;
∵三支蜡烛同时点燃,并且燃烧速度相同,
∴三支蜡烛因燃烧减少的质量m′相同,
∵2(m-m′)×l=(m-m′)×l,
∴在燃烧过程中直尺仍能平衡.故选B.
13.如图所示,是一种指甲刀的结构示意图下列说法中正确的是
A.杠杆ABC是一个省力杠杆
B.杠杆DBO的支点是B点
C.杠杆DEO是一个等臂杠杆
D.指甲刀有三个杠杆,两个省力杠杆,一个费力杠杆
【答案】A
【解析】
【详解】
A、在使用时,杠杆ABC的动力臂大于阻力臂,所以它是省力杠杆,故A正确;
B、C、杠杆DBO和杠杆DEO,阻力作用点都在D点,动力作用点分别在B点和E点,支点都在O点,都是费力杠杆,故BC错误;
D、可见指甲刀中有三个杠杆:ABC、OBD、0ED,其中ABC是省力杠杆,其它两个都是费力杠杆,故D错误.
故选A。
【点睛】
重点是杠杆的分类,即动力臂大于阻力臂时,为省力杠杆;动力臂小于阻力臂时,为费力杠杆,但省力杠杆费距离,费力杠杆省距离。
14.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.
15.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<F2η1<η2 P1<P2D.F1<F2 η1>η2 P1>P2
【答案】B
【解析】
【详解】
甲滑轮组n是2,乙滑轮组n是3,乙更省力.由于两个滑轮组做的有用功相同,额外功相同,它们的机械效率也相同.在相同时间内做的总功相同,它们的功率也相同.故B正确.
16.工人师傅用如图所示的滑轮组,将重为800N的重物缓慢匀速竖直提升3m,人对绳的拉力F为500N,不计绳重和滑轮转轴处的摩擦,则()
A.绳子自由端移动的距离为9m B.动滑轮的重力为200N
C.人通过滑轮组做的有用功为1500J D.滑轮组的机械效率为53.3%
【答案】B
【解析】
试题分析:由图可知,滑轮组中由2段绳子承担物体和动滑轮的总重,即n=2,物体匀速竖直提升3m,则绳子自由端移动的距离为:s=nh=2×3m=6m,故A错误.
此过程中,所做有用功为:W有=Gh=800N×3m=2400J,故C错误.
所做总功为:W总=Fs=500N×6m=3000J;
额外功为:W额=W总-W有=3000J-2400J=600J,不计绳重和滑轮转轴处的摩擦,则额外功为克服动滑轮重力做的功,即W额=G动h,动滑轮的重力G动=W额/h=600J/3m=200N,故B正确为答案.
滑轮组的机械效率
故D错误.
考点:滑轮组的机械效率有用功额外功
17.如图,O为拉杆式旅行箱的轮轴,OA为拉杆.现在拉杆端点A处施加一竖直向上的力F,使箱体从图示位置绕O点缓慢逆时针转至接近竖直位置.则力F的大小
A.一直变大B.始终不变
C.一直变小D.先变小后变大
【答案】B
【解析】
【详解】
由题意可知,箱体的重力不变,也就是杠杆的阻力大小不变,动力F竖直向上,重力G竖直向下,这两个力的方向始终平行,根三角形的相似性可知,动力臂与阻力阻的比值是不变的,根据杠杆的平衡条件可知动力与阻力的比值也是不变的,由于阻力不变,所以动力F的大小是始终不变的,故应选B.
18.如图所示,物体浸没在水中,工人用200N的拉力F在10s内将重为400N的物体匀速提升2m,物体没有露出水面,此时滑轮组的机械效率是80%,不计绳重和摩擦,
g=10N/kg,则下列说法中正确的是()
A.物体露出水面前,工人匀速提升重物时拉力的功率为40W
B.物体在水中受到的浮力为320N
C.物体的体积为8×10-3m3
D.物体露出水面后,此滑轮组提升该物体的机械效率将小于80%
【答案】C
【解析】
【详解】
A.由图知,n=2,拉力端移动的距离:s=2h=2×2m=4m,拉力端移动的速度:
v=s/t=4m/10s=0.4m/s,拉力的功率:P=Fv=200N×0.4m/s=80W,故A错;
B.滑轮组的机械效率:η=W有用/W总=(G?F浮)h/Fs=(G?F浮)h/F×2h=G?F浮/2F=400N?F浮/2×200N=80%,解得:F浮 =80N,故B错;
C.由F浮 =ρ水V排g得物体的体积:V=V排 =F浮/ρ水g=80N/1×103kg/m3×10N/kg=8×10-3 m3,故C正确;
D.物体露出水面后,没有了浮力,相当于增加了提升物体的重,增大了有用功,不计绳重和摩擦,额外功不变,有用功和总功的比值变大,此滑轮组提升该物体的机械效率将大于80%,故D错。
19.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。
20.为探究动滑轮和定滑轮的特点,设计如下两种方式拉升重物,下面关于探究的做法和认识正确的是()
A .用动滑轮提升重物上升h 高度,测力计也上升h 高度
B .若拉升同一物体上升相同高度,用动滑轮拉力更小,且做功更少
C .减小动滑轮质量可以提高动滑轮的机械效率
D .若用定滑轮拉重物,当拉力竖直向下最省力 【答案】C 【解析】 【详解】
A .用动滑轮提升重物上升h 高度,因为有两段绳子承重,所以测力计上升2h 高度,故A 错误;
B .拉升同一物体上升相同高度,用动滑轮时是否省力还取决于动滑轮的重和摩擦力的大小,而因为要提起动滑轮做功,故做功较多,故B 错误;
C .减小动滑轮质量,可以减小额外功,根据+W W W W W η==
有用有用总
有用额外
可知,可以提高动
滑轮的机械效率,故C 正确.
D .用定滑轮拉重物,拉力的力臂为滑轮的半径,所以向各个方向的拉力都相等,故D 错误. 【点睛】
重点理解机械效率为有用功与总功的比,有用功不变,当额外功减小时,总功减小,所以机械效率会提高.
21.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.
22.下图为“测滑轮组机械效率”的实验.在弹簧测力计拉力作用下,重6N的物体2s内匀速上升0.1m,弹簧测力计示数如图示(不计绳重与摩擦).下列说法错误的是()
A.弹簧测力计的拉力是2.4N
B.物体上升的速度为0.05m/s
C.弹簧测力计拉力的功率为0.12W
D.滑轮组的机械效率约83.3%
【答案】C
【解析】
分析:由图可知使用滑轮组承担物重的绳子股数n,拉力端移动的距离,利用
求拉力做的总功,再利用求功率;已知物体的重力和上升高度,利用
求有用功,滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。
解答:由图可知,弹簧测力计的拉力是2.4N ,故A正确;物体2s内匀速上升0.1m,物体
上升的速度为,故B正确;n=3,拉力端端移动距离
,拉力做的总功为:;拉力的功
率为:,故C错误;拉力做的有用功为:
;滑轮组机械效率为:
。故D正确;
故答案为C
【点睛】本题考查了使用滑轮组时有用功、总功、功率、机械效率的计算,根据题图确定n的大小(直接从动滑轮上引出的绳子股数)是本题的突破口,灵活选用公式计算是关键。
23.C 点为硬棒AD 的重心,硬棒可绕A 点转动。在棒的B 点施加力F 1,F 1的方向沿OO '线,棒在图所示位置处于静止状态。则
A .F 1>G
B .F 1=1
2
G s s
C .重力的力臂等于S 1
D .F 1方向沿OO ′线向下
【答案】A 【解析】 【详解】
AB .由图像可得,A 点到F 1的距离为s 2,若令A 点到重力的距离为s 3,根据杠杆的平衡条件“动力×动力臂=阻力×阻力臂”可知
123F s G s ?=?
可以推出
3
12
s F G s =
由于
32s s >
可得
1F G >
故A 选项正确,符合题意,B 选项错误,不符合题意;
C .重力的力臂为支点A 到重力的距离,重力竖直向下,因此力臂为水平方向,故C 选项错误,不符合题意;
D .F 1与G 在支点同侧,重力方向竖直向下,所以F 1的方向应该向上,故D 选项错误,不符合题意。
24.分别用如图所示的两个滑轮组,将同一物体提升到相同高度.若物体受到的重力为100N ,动滑轮的重力为20N .在把物体匀速提升1m 的过程中,(不计绳重和摩擦)下列说法正确的是
A.甲、乙两滑轮组所做的有用功都是100J
B.甲滑轮组所做的有用功为200J ,乙滑轮组所做的有用功为300J C.甲、乙滑轮组中绳子的自由端的拉力相等
D.甲、乙两滑轮组的机械效率不相等
【答案】A
【解析】
(1)甲乙两滑轮组所提的重物相同、上升的高度相同,
根据W=Gh可知两滑轮组所做的有用功相同,则
W有=Gh=100N×1m=100J,故A正确、B不正确.
(2)由图可知滑轮组绳子的有效股数n甲=2,n乙=3,
∵动滑轮的个数和重力以及物体的重力相同,
∴根据
1
F G G
n
=+
物动
()可知,两滑轮组绳子自由端的拉力不相等,故C不正确,
(3)不计绳重和摩擦时,滑轮组的额外功是由克服动滑轮重力所做的功,根据W=Gh可知,动滑轮重和上升高度相同时,两者的额外功相等,
即W额=G动h=20N×1m=20J,
∵W总=W有+W额,∴两滑轮组的总功相同,即W总=100J+20J=120J,
根据
W
W
η=有
总
可知,两滑轮组的机械效率相等,均为
100J
83.3%
120J
W
W
η==≈
有
总
,故D错
误.
故选A.
25.工人师傅利用如图所示的两种方式,将均为300N的货物从图示位置向上缓慢提升一段距离.F1、F2始终沿竖直方向;图甲中OB=2OA,图乙中动滑轮重为60N,重物上升速度为0.01m/s.不计杠杆重、绳重和摩擦,则下列说法正确的是()
A.甲乙两种方式都省一半的力B.甲方式F1由150N逐渐变大
C.乙方式机械效率约为83.3% D.乙方式F2的功率为3W
【答案】C
【解析】
试题分析:由甲图可知,OB=2OA,即动力臂为阻力臂的2倍,由于不计摩擦、杠杆自重,由杠杆平衡条件可知,动力为阻力的一半,即F1=150N;由图乙可知,n=3,不计绳重和摩擦,则F2=G+G动)/3=(300N+60N)/3=120N,故A错误;甲图中,重力即阻力的方向是竖直向下的,动力的方向也是竖直向下的,在提升重物的过程中,动力臂和阻力臂的比值不变,故动力F1 的大小不变,故B错误;不计绳重和摩擦,则乙方式机械效率为:η=W有/W
总=W
有
/W
有
+W
额
=Gh/Gh+G
轮
h=G/G+G
轮
=300N/300N+60N=83.3%,故C正确;乙方式中
F2=120N,绳子的自由端的速度为v绳=0.01m/s×3=0.03m/s,则乙方式F2的功率为:P=F2 v绳=120N×0.03m/s=3.6W,故D错误,故选C.
考点:杠杆的平衡条件;滑轮(组)的机械效率;功率的计算