简单机械练习题
一．选择题（共14小题）
1．如图所示，杠杆AOB用细线悬挂起来，分别在A、B两端分别挂上质量为m1、m2的重物时，杠杆平衡，此时AO恰好处于水平位置，AO=BO，不计杠杆重力，则m1、m2的关系为（ ）
A．m1＞m2 B．m1＜m2 C．m1=m2 D．无法判断
2．如图所示，杠杆处于平衡状态且刻度均匀，各钩码质量相等，如果在杠杆两侧挂钩码处各增加一个质量相等的钩码，杠杆会（ ）
A．右端下沉 B．左端下沉 C．杠杆仍然平衡 D．无法判断
3．图中正在使用的机械，属于费力杠杆的有（ ）
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
4．如图所示，把重为20N的物体匀速向上提起，弹簧测力计的示数为12N，若不计绳重及摩擦，则拉力及动滑轮重力的大小分别是（ ）
A．10N 8N B．12N 4N C．16N 8N D．6N 4N
5．在水平桌面上放一个重300N的物体，物体与桌面的摩擦力为60N，如图所示，若不考虑绳重力和摩擦，使物体以0.1m/s匀速移动时，水平拉力F及其功率的大小分别为（ ）
A．20N 2W B．20N 6W C．60N 2W D．30N 6W
6．如图所示，两个物体的重量分别是G1和G2，当滑轮平衡时，G1：G2为（忽略绳子和滑轮的重力及绳子和滑轮间的摩擦力）（ ）
A．1：1 B．2：1 C．1：3 D．1：2
7．如图所示，分别用F1、F2、F3、F4匀速提升同一重物，若不计滑轮本身的重力及摩擦，则（ ）
A．F1＜F2＜F3＜F4 B．F1＞F2＞F3＞F4 C．F1=F2=F3＜F4 D．F1=F2=F3＞F4
8．用如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．
9．如图所示的四种机械装置中，不能省力的装置是（ ）
A．
自行车的脚踏板 B．
旗杆顶部的定滑轮
C．
水管上的水龙头 D．
大门上的门把手
10．如图所示，用四个滑轮组分别匀速提升重力均为G的物体，若不计滑轮重、绳重及轴摩擦，下列关系式正确的是（ ）
A．
3F1=G B．
3F2=G C．
F3=2G D．
F4=2G
11．用如图所示的滑轮组在10s内将300N的重物匀速提升3m，已知动滑轮重30N，不计摩擦，则（ ）
A．利用滑轮组所做的有用功是450J
B．绳子自由端移动的速度是0.9m/s
C．拉力的功率是99W
D．滑轮组的机械效率是80%
12．利用如图所示的滑轮，在粗糙水平面上匀速拉动物体，下列叙述正确的是（ ）
A．重力做的功是有用功
B．拉力F1做的功是额外功
C．绳子自由端的拉力F做的功是总功
D．该滑轮的机械效率可能等于100%
13．用四只完全相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的物体匀速提升相间的高度．若用η甲、η乙表示甲、乙两滑轮组的机械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功（不计绳重与摩擦），则（ ）
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
14．关于机械效率的下列说法中，正确的是（ ）
A．利用机械越省力，机械效率越高
B．机械做功越快，机械效率越高
C．有用功相同、总功越大机械效率越高
D．额外功相同、有用功越大的机械效率越高
二．作图题（共4小题）
15．如图所示，分析人拉着拉杆旅行箱静止在水平地面上的情景，O是轮子的转轴．以O为支点，请你画出拉力F的力臂．
16．如图所示杠杆中，O为支点，请画出图中力F1和F2的力臂L1和L2．
17．请在图中用笔画线代替绳子，将两个滑轮连成滑轮组，要求人力往下拉绳使重物升起．
18．如图所示，用滑轮组提升物体，请画出最省力的绳子绕法．
三．实验探究题（共1小题）
19．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某实验小组用如图所示的同一滑轮组提升
”）上升；
（2）进行第2次测量时滑轮组的机械效率约为 （保留三位有效数字）；
（3）进行第3次测量时，弹簧测力计示数为 N，滑轮组做的有用功是 J；
（4）分析实验数据，实验小组得出的实验结论是：滑轮组的机械效率与 有关；
（5）分析表中数据可知，F≠，可能的原因是： ；
（6）某次实验时将绳子自由端匀速拉动时弹簧测力计的读数记为F，钩码重记为G，动滑轮重记为G’，绳自由端移动距离记为s，钩码提升高度记为h，不计绳子重及摩擦．则下列关于滑轮组机械效率的计算关系中错误的是 ．
A．η= B．η= C．η= D．η=1﹣．
四．计算题（共2小题）
20．用如图所示的滑轮组将重90N的货物匀速提升1m的过程中，所用拉力F=50N，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦．
（1）求上述过程中的有用功W有用；
（2）求上述过程中的总功W总；
（3）求滑轮组的机械效率η．
21．一辆卡车不慎开进了一段泥泞的道路不能继续行驶，司机找来一辆拖车，利用绳子、动滑轮组装成如图所示的装置来拖出卡车，若拖车对绳子的水平拉力为4000N，将卡车水平匀速向前拖动了6m，用时30s，不计绳子和滑轮重，求：
（1）拖车对绳子做的功是多少？
（2）拖车拉绳子的功率是多少？
（3）若卡车被匀速拖动时，泥泞道路对卡车的阻力位6400N，则动滑轮的机械效率为多少？
参考答案与试题解析
一．选择题（共14小题）
1．（2016•乐山）如图所示，杠杆AOB用细线悬挂起来，分别在A、B两端分别挂上质量为m1、m2的重物时，杠杆平衡，此时AO恰好处于水平位置，AO=BO，不计杠杆重力，则m1、m2的关系为（ ）
A．m1＞m2 B．m1＜m2 C．m1=m2
【解答】解：杠杆示意图如下：
D．无法判断
根据杠杆的平衡条件：F1L1=F2L2可知，
G1L1=G2L2，
m1gL1=m2gL2，
即m1L1=m2L2，
力与相应的力臂成反比关系，
从图中可以看出力臂L1＞L2，所以物体的重力G1＜G2，即m1＜m2．
故选B．
2．（2016•锦州）如图所示，杠杆处于平衡状态且刻度均匀，各钩码质量相等，如果在杠杆两侧挂钩码处各增加一个质量相等的钩码，杠杆会（ ）
A．右端下沉 B．左端下沉 C．杠杆仍然平衡 D．无法判断
【解答】解：
设一个钩码重为G，一格为L，
原来：2G×4L=4G×2L，杠杆平衡，
现在：3G×4L＞5G×2L，所以杠杆不再平衡，杠杆向逆时针方向转动，即左端下沉． 故选B．
3．（2016•南京）图中正在使用的机械，属于费力杠杆的有（ ）
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
【解答】解：①钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；
②羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
③筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；
④核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆．
综上所述，属于费力杠杆的有①③．
故选A．
4．（2017•江阴市模拟）如图所示，把重为20N的物体匀速向上提起，弹簧测力计的示数为12N，若不计绳重及摩擦，则拉力及动滑轮重力的大小分别是（ ）
A．10N 8N B．12N 4N C．16N 8N D．6N 4N
【解答】解：（1）绳子可以大小不变的传递拉力，故拉力F=12N；
（2）动滑轮绳子的有效股数n=2，
∵不计摩擦和绳重时，F=（G物+G动），
∴动滑轮重G动=nF﹣G物=2×12N﹣20N=4N．
故选B．
5．（2016•岑溪市一模）在水平桌面上放一个重300N的物体，物体与桌面的摩擦力为60N，如图所示，若不考虑绳重力和摩擦，使物体以0.1m/s匀速移动时，水平拉力F及其功率的大小分别为（ ）
A．20N 2W B．20N 6W C．60N 2W D．30N 6W
【解答】解：
物体匀速运动，可知物体受的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，即F拉=f=60N， 从图可知，此滑轮组有三股绳子承担对物体的拉力，不考虑绳的重力和绳的摩擦，所以绳子自由端的水平拉力为：
F=F拉
=×60N=20N；
水平拉力的功率：
P===Fv=Fnv物=20N×3×0.1m/s=6W．
所以ACD错误，B正确．
故选B．
6．（2016•中山市校级模拟）如图所示，两个物体的重量分别是G1和G2，当滑轮平衡时，G1：G2为（忽略绳子和滑轮的重力及绳子和滑轮间的摩擦力）（ ）
A．1：1 B．2：1 C．1：3 D．1：2
【解答】解：
图中是一定一动的滑轮组，可以将G2由于重力而对绳子施加的拉力看作是绳子末端的拉力（该拉力等于G2），最后一段绳子是由定滑轮引出的，绳子股数是2，不计摩擦及滑轮重，即理想状况下，
F=G．所以 G2=G1，即G1：G2=2：1．
故选B．
7．（2016•松江区二模）如图所示，分别用F1、F2、F3、F4匀速提升同一重物，若不计滑轮本身的重力及摩擦，则（ ）
A．F1＜F2＜F3＜F4 B．F1＞F2＞F3＞F4 C．F1=F2=F3＜F4 D．F1=F2=F3＞F4
【解答】解：不计滑轮本身的重力及摩擦的情况下；
a、b、c图是定滑轮，只能改变力的方向，不省力也不费力；故F1=F2=F3=G．
d图用的是动滑轮；能够省一半的力，故F4
=G．
所以，F1=F2=F3＞F4．
故选D．
8．（2016•济南模拟）用如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．
【解答】解：A、定滑轮实质是等臂杠杆，只改变力的方向，不改变力的大小．
B、动力力臂小于阻力力臂，所以是费力杠杆．
C、吊动滑轮的为2股绳子，拉力为物重的二分之一；
D、吊动滑轮的为3股绳子，拉力为物重的三分之一，所以最省力．
故选D．
9．（2016•丹江口市模拟）如图所示的四种机械装置中，不能省力的装置是（ ）
A．
自行车的脚踏板 B．
旗杆顶部的定滑轮
C．
水管上的水龙头 D．
大门上的门把手
【解答】解：A、自行车的脚踏板是轮轴，轮半径大于轴半径，在使用时动力臂大于阻力臂，是省力机械，故A不符合题意；
B、旗杆顶的定滑轮是等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，既不省力也不费力，故B符合题意；
C、水管上的水龙头是轮轴，轮半径大于轴半径，在使用时动力臂大于阻力臂，是省力机械，故C不符合题意；
D、大门上的门把手是轮轴，轮半径大于轴半径，在使用时动力臂小于阻力臂，是省力机械，故D不符合题意；
故选B．
10．（2016春•西城区期末）如图所示，用四个滑轮组分别匀速提升重力均为G的物体，若不计滑轮重、绳重及轴摩擦，下列关系式正确的是（ ）
A．
3F1=G B．
3F2=G C．
F3=2G D．
F4=2G
【解答】解：
不计滑轮重、绳重及摩擦：
A．该选项中滑轮组，由2段绳子承担动滑轮和物体的重，所以拉力F1=G，即2F1=G．故A错误；
B．该选项中滑轮组，由3段绳子承担动滑轮和物体的重，所以拉力F2=G，即3F2=G．故B正确；
C．该选项中滑轮组，使用的是2个定滑轮，所以拉力F3=G．故C错误；
D．该选项中滑轮组，由2段绳子承担动滑轮和物体的重，所以拉力F4=G，即2F4=G．故A错误；
故选B．
11．（2016•淄博）用如图所示的滑轮组在10s内将300N的重物匀速提升3m，已知动滑轮重30N，不计摩擦，则（ ）
第11页（共18页）
A．利用滑轮组所做的有用功是450J
B．绳子自由端移动的速度是0.9m/s
C．拉力的功率是99W
D．滑轮组的机械效率是80%
【解答】解：利用滑轮组所做的有用功：
W有=Gh=300N×3m=900J，故A错误；
拉力做的功：
W总=（G+G动）h=（300N+30N）×3m=990J，
拉力的功率： P===99W，故C正确；
滑轮组的机械效率：
η=×100%=×100%≈90.9%，故D错误；
由图可知，n=2，则绳端移动的距离：
s=nh=2×3m=6m，
绳子自由端移动的速度： v===0.6m/s，故B错误．
故选C．
12．（2016•南平）利用如图所示的滑轮，在粗糙水平面上匀速拉动物体，下列叙述正确的是（ ）
A．重力做的功是有用功
B．拉力F1做的功是额外功
C．绳子自由端的拉力F做的功是总功
D．该滑轮的机械效率可能等于100%
【解答】解：
A、由图知，是水平使用动滑轮拉动物体，克服物体受到的摩擦力做的功为有用功，故A错；
B、由图知，是水平使用动滑轮拉动物体，克服物体受到的摩擦力做的功，即拉力F1做的功为有用功，克服绳与动滑轮之间的摩擦、克服动滑轮和绳重而做的功为额外功，故B错；
C、绳子自由端的拉力F做的功包括有用功、额外功，为总功，故C正确；
第12页（共18页）
D、在拉动物体的过程中要克服绳与动滑轮之间的摩擦、要克服动滑轮和绳重而做一定的额外功，使得有用功小于总功，该滑轮的机械效率总小于100%，故D错．
故选C．
13．（2016•烟台）用四只完全相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的物体匀速提升相间的高度．若用η甲、η乙表示甲、乙两滑轮组的机械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功（不计绳重与摩擦），则（ ）
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
【解答】解：此题中，钩码的重力相同，钩码上升的高度相同，据W有=Gh可知，所做的有用功相同；此时对动滑轮做的功是额外功，不计绳子和摩擦，滑轮相同，即额外功相同，即W额是相同的，据W总=W有+W额可知，所以W总是相同的，故拉力做的功相同，即W甲=W乙，机械效率η=×100%，故也是相同的，即η甲=η乙．
故选A．
14．（2016•当涂县一模）关于机械效率的下列说法中，正确的是（ ）
A．利用机械越省力，机械效率越高
B．机械做功越快，机械效率越高
C．有用功相同、总功越大机械效率越高
D．额外功相同、有用功越大的机械效率越高
【解答】解：机械效率是指有用功与总功之比，它反映了机械的品质，与机械是否省力，做功快慢无关，所以A、B错误；
由公式η=×100%和W总=W有+W额外可知：有用功相同，总功越大，额外功就越多，机械效率越低，所以C错误，D正确；
故选D．
二．作图题（共4小题）
15．（2016•山西）如图所示，分析人拉着拉杆旅行箱静止在水平地面上的情景，O是轮子的转轴．以O为支点，请你画出拉力F的力臂．
第13页（共18页）
【解答】解：过支点做F作用线的垂线段，即为F的力臂l，如下图所示：
16．（2016•黔东南州）如图所示杠杆中，O为支点，请画出图中力F1和F2的力臂L1和L2．
【解答】解：已知支点为O，延长F2的作用线，过点O作力F1的垂线段L1，作力F2的垂线段L2，那么L1、L2即为所求作的力臂．如图所示：
17．（2016•贺州）请在图中用笔画线代替绳子，将两个滑轮连成滑轮组，要求人力往下拉绳使重物升起．
【解答】解：人用力往下拉绳使重物升起，说明最后绕过的是定滑轮，按此反向绕线，绳子的起始端系在定滑轮上，如下图所示：
第14页（共18页）
18．（2016•巴中模拟）如图所示，用滑轮组提升物体，请画出最省力的绳子绕法．
【解答】解：
从动滑轮的上挂钩开始绕起，依次绕过每一个滑轮，最终F=G，为最省力的绕法，如图所示：
三．实验探究题（共1小题）
19．（2017秋•扬中市月考）在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某实验小组用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法，分别做了甲、乙、丙3组实验，实验数据记录如
第15页（共18页）
“缓慢”
）上升；
（2）进行第2次测量时滑轮组的机械效率约为 78.4% （保留三位有效数字）；
（3）进行第3次测量时，弹簧测力计示数为 2.4 N，滑轮组做的有用功是 0.3 J；
（4）分析实验数据，实验小组得出的实验结论是：滑轮组的机械效率与 被提升物体的重力 有关；
（5）分析表中数据可知，F≠，可能的原因是： 拉动过程中需克服滑轮的转轴处的摩擦 ；
（6）某次实验时将绳子自由端匀速拉动时弹簧测力计的读数记为F，钩码重记为G，动滑轮重记为G’，绳自由端移动距离记为s，钩码提升高度记为h，不计绳子重及摩擦．则下列关于滑轮组机械效率的计算关系中错误的是
BD ．
A．η= B．
η= C．η= D．η=1﹣．
【解答】解：
（1）在实验过程中，应缓慢竖直向上匀速拉动弹簧测力计．
（2）根据表中实验数据可知，第2次测量时滑轮组的机械效率： η===×100%≈78.4%．
（3）由图示测力计可知，其分度值为0.2N，示数为2.4N；
第3次测量时，有用功：W有=Gh=6N×0.05m=0.3J．
（4）从实验数据看，钩码上升的高度相同，所以机械效率不断增大不是由于被提升高度的变化而引起的．
钩码重不断增大，机械效率不断提高，得出的实验结论是：滑轮组的机械效率与被提升物体的重力有关．
（5）由于拉动过程中需克服滑轮的转轴处的摩擦，所以F≠．
（6）有用功为W有=Gh，总功为W总=Fs，不计绳子重及摩擦，额外功W额=G′h， 则W总=W有+W额=Gh+G′h=（G+G′）h；
①有用功为W有=Gh，总功为W总=Fs，则η==，故A正确，
由于s=nh，则机械效率η==，故B错误；
第16页（共18页）
②有用功为W有=Gh，总功为W总=（G+G′）h，所以η=正确； ==，故C
③额外功W额=G′h，总功为W总=Fs，有用功W有=W总﹣W额=Fs﹣G′h，
所以η=
==1﹣，故D错误．
故选BD．
故答案为：（1）缓慢；（2）78.4%；（3）2.4；0.3；（4）被提升物体的重力；
（5）拉动过程中需克服滑轮的转轴处的摩擦；（6）BD．
四．计算题（共2小题）
20．（2016•镇江）用如图所示的滑轮组将重90N的货物匀速提升1m的过程中，所用拉力F=50N，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦．
（1）求上述过程中的有用功W有用；
（2）求上述过程中的总功W总；
（3）求滑轮组的机械效率η．
【解答】解：
（1）上述过程中的有用功：W有=Gh=90N×1m=90J；
（2）由图知n=2，所以绳端移动的距离：s=2h=2×1m=2m，
总功：W总=Fs=50N×2m=100J；
（3）滑轮组的机械效率：
η=×100%=×100%=90%．
答：（1）上述过程中的有用功为90J；
（2）上述过程中的总功为100J；
（3）滑轮组的机械效率为90%．
21．（2016•驻马店一模）一辆卡车不慎开进了一段泥泞的道路不能继续行驶，司机找来一辆拖车，利用绳子、动滑轮组装成如图所示的装置来拖出卡车，若拖车对绳子的水平拉力为4000N，将卡车水平匀速向前拖动了6m，用时30s，不计绳子和滑轮重，求：
（1）拖车对绳子做的功是多少？
（2）拖车拉绳子的功率是多少？
（3）若卡车被匀速拖动时，泥泞道路对卡车的阻力位6400N，则动滑轮的机械效率为多少？
第17页（共18页）
【解答】解：（1）动滑轮绳子的有效股数n=2，则绳端移动的距离： s绳=ns车=2×6m=12m，
拖车对绳子做的功：
W总=Fs绳=4000N×12m=4.8×10J；
（2）拖车拉绳子的功率： P===1.6×10W； 34
（3）拉力做的有用功：
W有=fs车=6400N×6m=3.84×10J，
动滑轮的机械效率：
η=×100%=×100%=80%．
44答：（1）拖车对绳子做的功是4.8×10J；
3（2）拖车拉绳子的功率是1.6×10W；
（3）动滑轮的机械效率为80%．
第18页（共18页）
简单机械练习题
一．选择题（共14小题）
1．如图所示，杠杆AOB用细线悬挂起来，分别在A、B两端分别挂上质量为m1、m2的重物时，杠杆平衡，此时AO恰好处于水平位置，AO=BO，不计杠杆重力，则m1、m2的关系为（ ）
A．m1＞m2 B．m1＜m2 C．m1=m2 D．无法判断
2．如图所示，杠杆处于平衡状态且刻度均匀，各钩码质量相等，如果在杠杆两侧挂钩码处各增加一个质量相等的钩码，杠杆会（ ）
A．右端下沉 B．左端下沉 C．杠杆仍然平衡 D．无法判断
3．图中正在使用的机械，属于费力杠杆的有（ ）
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
4．如图所示，把重为20N的物体匀速向上提起，弹簧测力计的示数为12N，若不计绳重及摩擦，则拉力及动滑轮重力的大小分别是（ ）
A．10N 8N B．12N 4N C．16N 8N D．6N 4N
5．在水平桌面上放一个重300N的物体，物体与桌面的摩擦力为60N，如图所示，若不考虑绳重力和摩擦，使物体以0.1m/s匀速移动时，水平拉力F及其功率的大小分别为（ ）
A．20N 2W B．20N 6W C．60N 2W D．30N 6W
6．如图所示，两个物体的重量分别是G1和G2，当滑轮平衡时，G1：G2为（忽略绳子和滑轮的重力及绳子和滑轮间的摩擦力）（ ）
A．1：1 B．2：1 C．1：3 D．1：2
7．如图所示，分别用F1、F2、F3、F4匀速提升同一重物，若不计滑轮本身的重力及摩擦，则（ ）
A．F1＜F2＜F3＜F4 B．F1＞F2＞F3＞F4 C．F1=F2=F3＜F4 D．F1=F2=F3＞F4
8．用如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．
9．如图所示的四种机械装置中，不能省力的装置是（ ）
A．
自行车的脚踏板 B．
旗杆顶部的定滑轮
C．
水管上的水龙头 D．
大门上的门把手
10．如图所示，用四个滑轮组分别匀速提升重力均为G的物体，若不计滑轮重、绳重及轴摩擦，下列关系式正确的是（ ）
A．
3F1=G B．
3F2=G C．
F3=2G D．
F4=2G
11．用如图所示的滑轮组在10s内将300N的重物匀速提升3m，已知动滑轮重30N，不计摩擦，则（ ）
A．利用滑轮组所做的有用功是450J
B．绳子自由端移动的速度是0.9m/s
C．拉力的功率是99W
D．滑轮组的机械效率是80%
12．利用如图所示的滑轮，在粗糙水平面上匀速拉动物体，下列叙述正确的是（ ）
A．重力做的功是有用功
B．拉力F1做的功是额外功
C．绳子自由端的拉力F做的功是总功
D．该滑轮的机械效率可能等于100%
13．用四只完全相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的物体匀速提升相间的高度．若用η甲、η乙表示甲、乙两滑轮组的机械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功（不计绳重与摩擦），则（ ）
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
14．关于机械效率的下列说法中，正确的是（ ）
A．利用机械越省力，机械效率越高
B．机械做功越快，机械效率越高
C．有用功相同、总功越大机械效率越高
D．额外功相同、有用功越大的机械效率越高
二．作图题（共4小题）
15．如图所示，分析人拉着拉杆旅行箱静止在水平地面上的情景，O是轮子的转轴．以O为支点，请你画出拉力F的力臂．
16．如图所示杠杆中，O为支点，请画出图中力F1和F2的力臂L1和L2．
17．请在图中用笔画线代替绳子，将两个滑轮连成滑轮组，要求人力往下拉绳使重物升起．
18．如图所示，用滑轮组提升物体，请画出最省力的绳子绕法．
三．实验探究题（共1小题）
19．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某实验小组用如图所示的同一滑轮组提升
”）上升；
（2）进行第2次测量时滑轮组的机械效率约为 （保留三位有效数字）；
（3）进行第3次测量时，弹簧测力计示数为 N，滑轮组做的有用功是 J；
（4）分析实验数据，实验小组得出的实验结论是：滑轮组的机械效率与 有关；
（5）分析表中数据可知，F≠，可能的原因是： ；
（6）某次实验时将绳子自由端匀速拉动时弹簧测力计的读数记为F，钩码重记为G，动滑轮重记为G’，绳自由端移动距离记为s，钩码提升高度记为h，不计绳子重及摩擦．则下列关于滑轮组机械效率的计算关系中错误的是 ．
A．η= B．η= C．η= D．η=1﹣．
四．计算题（共2小题）
20．用如图所示的滑轮组将重90N的货物匀速提升1m的过程中，所用拉力F=50N，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦．
（1）求上述过程中的有用功W有用；
（2）求上述过程中的总功W总；
（3）求滑轮组的机械效率η．
21．一辆卡车不慎开进了一段泥泞的道路不能继续行驶，司机找来一辆拖车，利用绳子、动滑轮组装成如图所示的装置来拖出卡车，若拖车对绳子的水平拉力为4000N，将卡车水平匀速向前拖动了6m，用时30s，不计绳子和滑轮重，求：
（1）拖车对绳子做的功是多少？
（2）拖车拉绳子的功率是多少？
（3）若卡车被匀速拖动时，泥泞道路对卡车的阻力位6400N，则动滑轮的机械效率为多少？
参考答案与试题解析
一．选择题（共14小题）
1．（2016•乐山）如图所示，杠杆AOB用细线悬挂起来，分别在A、B两端分别挂上质量为m1、m2的重物时，杠杆平衡，此时AO恰好处于水平位置，AO=BO，不计杠杆重力，则m1、m2的关系为（ ）
A．m1＞m2 B．m1＜m2 C．m1=m2
【解答】解：杠杆示意图如下：
D．无法判断
根据杠杆的平衡条件：F1L1=F2L2可知，
G1L1=G2L2，
m1gL1=m2gL2，
即m1L1=m2L2，
力与相应的力臂成反比关系，
从图中可以看出力臂L1＞L2，所以物体的重力G1＜G2，即m1＜m2．
故选B．
2．（2016•锦州）如图所示，杠杆处于平衡状态且刻度均匀，各钩码质量相等，如果在杠杆两侧挂钩码处各增加一个质量相等的钩码，杠杆会（ ）
A．右端下沉 B．左端下沉 C．杠杆仍然平衡 D．无法判断
【解答】解：
设一个钩码重为G，一格为L，
原来：2G×4L=4G×2L，杠杆平衡，
现在：3G×4L＞5G×2L，所以杠杆不再平衡，杠杆向逆时针方向转动，即左端下沉． 故选B．
3．（2016•南京）图中正在使用的机械，属于费力杠杆的有（ ）
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
【解答】解：①钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；
②羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
③筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；
④核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆．
综上所述，属于费力杠杆的有①③．
故选A．
4．（2017•江阴市模拟）如图所示，把重为20N的物体匀速向上提起，弹簧测力计的示数为12N，若不计绳重及摩擦，则拉力及动滑轮重力的大小分别是（ ）
A．10N 8N B．12N 4N C．16N 8N D．6N 4N
【解答】解：（1）绳子可以大小不变的传递拉力，故拉力F=12N；
（2）动滑轮绳子的有效股数n=2，
∵不计摩擦和绳重时，F=（G物+G动），
∴动滑轮重G动=nF﹣G物=2×12N﹣20N=4N．
故选B．
5．（2016•岑溪市一模）在水平桌面上放一个重300N的物体，物体与桌面的摩擦力为60N，如图所示，若不考虑绳重力和摩擦，使物体以0.1m/s匀速移动时，水平拉力F及其功率的大小分别为（ ）
A．20N 2W B．20N 6W C．60N 2W D．30N 6W
【解答】解：
物体匀速运动，可知物体受的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，即F拉=f=60N， 从图可知，此滑轮组有三股绳子承担对物体的拉力，不考虑绳的重力和绳的摩擦，所以绳子自由端的水平拉力为：
F=F拉
=×60N=20N；
水平拉力的功率：
P===Fv=Fnv物=20N×3×0.1m/s=6W．
所以ACD错误，B正确．
故选B．
6．（2016•中山市校级模拟）如图所示，两个物体的重量分别是G1和G2，当滑轮平衡时，G1：G2为（忽略绳子和滑轮的重力及绳子和滑轮间的摩擦力）（ ）
A．1：1 B．2：1 C．1：3 D．1：2
【解答】解：
图中是一定一动的滑轮组，可以将G2由于重力而对绳子施加的拉力看作是绳子末端的拉力（该拉力等于G2），最后一段绳子是由定滑轮引出的，绳子股数是2，不计摩擦及滑轮重，即理想状况下，
F=G．所以 G2=G1，即G1：G2=2：1．
故选B．
7．（2016•松江区二模）如图所示，分别用F1、F2、F3、F4匀速提升同一重物，若不计滑轮本身的重力及摩擦，则（ ）
A．F1＜F2＜F3＜F4 B．F1＞F2＞F3＞F4 C．F1=F2=F3＜F4 D．F1=F2=F3＞F4
【解答】解：不计滑轮本身的重力及摩擦的情况下；
a、b、c图是定滑轮，只能改变力的方向，不省力也不费力；故F1=F2=F3=G．
d图用的是动滑轮；能够省一半的力，故F4
=G．
所以，F1=F2=F3＞F4．
故选D．
8．（2016•济南模拟）用如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．
【解答】解：A、定滑轮实质是等臂杠杆，只改变力的方向，不改变力的大小．
B、动力力臂小于阻力力臂，所以是费力杠杆．
C、吊动滑轮的为2股绳子，拉力为物重的二分之一；
D、吊动滑轮的为3股绳子，拉力为物重的三分之一，所以最省力．
故选D．
9．（2016•丹江口市模拟）如图所示的四种机械装置中，不能省力的装置是（ ）
A．
自行车的脚踏板 B．
旗杆顶部的定滑轮
C．
水管上的水龙头 D．
大门上的门把手
【解答】解：A、自行车的脚踏板是轮轴，轮半径大于轴半径，在使用时动力臂大于阻力臂，是省力机械，故A不符合题意；
B、旗杆顶的定滑轮是等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，既不省力也不费力，故B符合题意；
C、水管上的水龙头是轮轴，轮半径大于轴半径，在使用时动力臂大于阻力臂，是省力机械，故C不符合题意；
D、大门上的门把手是轮轴，轮半径大于轴半径，在使用时动力臂小于阻力臂，是省力机械，故D不符合题意；
故选B．
10．（2016春•西城区期末）如图所示，用四个滑轮组分别匀速提升重力均为G的物体，若不计滑轮重、绳重及轴摩擦，下列关系式正确的是（ ）
A．
3F1=G B．
3F2=G C．
F3=2G D．
F4=2G
【解答】解：
不计滑轮重、绳重及摩擦：
A．该选项中滑轮组，由2段绳子承担动滑轮和物体的重，所以拉力F1=G，即2F1=G．故A错误；
B．该选项中滑轮组，由3段绳子承担动滑轮和物体的重，所以拉力F2=G，即3F2=G．故B正确；
C．该选项中滑轮组，使用的是2个定滑轮，所以拉力F3=G．故C错误；
D．该选项中滑轮组，由2段绳子承担动滑轮和物体的重，所以拉力F4=G，即2F4=G．故A错误；
故选B．
11．（2016•淄博）用如图所示的滑轮组在10s内将300N的重物匀速提升3m，已知动滑轮重30N，不计摩擦，则（ ）
第11页（共18页）
A．利用滑轮组所做的有用功是450J
B．绳子自由端移动的速度是0.9m/s
C．拉力的功率是99W
D．滑轮组的机械效率是80%
【解答】解：利用滑轮组所做的有用功：
W有=Gh=300N×3m=900J，故A错误；
拉力做的功：
W总=（G+G动）h=（300N+30N）×3m=990J，
拉力的功率： P===99W，故C正确；
滑轮组的机械效率：
η=×100%=×100%≈90.9%，故D错误；
由图可知，n=2，则绳端移动的距离：
s=nh=2×3m=6m，
绳子自由端移动的速度： v===0.6m/s，故B错误．
故选C．
12．（2016•南平）利用如图所示的滑轮，在粗糙水平面上匀速拉动物体，下列叙述正确的是（ ）
A．重力做的功是有用功
B．拉力F1做的功是额外功
C．绳子自由端的拉力F做的功是总功
D．该滑轮的机械效率可能等于100%
【解答】解：
A、由图知，是水平使用动滑轮拉动物体，克服物体受到的摩擦力做的功为有用功，故A错；
B、由图知，是水平使用动滑轮拉动物体，克服物体受到的摩擦力做的功，即拉力F1做的功为有用功，克服绳与动滑轮之间的摩擦、克服动滑轮和绳重而做的功为额外功，故B错；
C、绳子自由端的拉力F做的功包括有用功、额外功，为总功，故C正确；
第12页（共18页）
D、在拉动物体的过程中要克服绳与动滑轮之间的摩擦、要克服动滑轮和绳重而做一定的额外功，使得有用功小于总功，该滑轮的机械效率总小于100%，故D错．
故选C．
13．（2016•烟台）用四只完全相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的物体匀速提升相间的高度．若用η甲、η乙表示甲、乙两滑轮组的机械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功（不计绳重与摩擦），则（ ）
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
【解答】解：此题中，钩码的重力相同，钩码上升的高度相同，据W有=Gh可知，所做的有用功相同；此时对动滑轮做的功是额外功，不计绳子和摩擦，滑轮相同，即额外功相同，即W额是相同的，据W总=W有+W额可知，所以W总是相同的，故拉力做的功相同，即W甲=W乙，机械效率η=×100%，故也是相同的，即η甲=η乙．
故选A．
14．（2016•当涂县一模）关于机械效率的下列说法中，正确的是（ ）
A．利用机械越省力，机械效率越高
B．机械做功越快，机械效率越高
C．有用功相同、总功越大机械效率越高
D．额外功相同、有用功越大的机械效率越高
【解答】解：机械效率是指有用功与总功之比，它反映了机械的品质，与机械是否省力，做功快慢无关，所以A、B错误；
由公式η=×100%和W总=W有+W额外可知：有用功相同，总功越大，额外功就越多，机械效率越低，所以C错误，D正确；
故选D．
二．作图题（共4小题）
15．（2016•山西）如图所示，分析人拉着拉杆旅行箱静止在水平地面上的情景，O是轮子的转轴．以O为支点，请你画出拉力F的力臂．
第13页（共18页）
【解答】解：过支点做F作用线的垂线段，即为F的力臂l，如下图所示：
16．（2016•黔东南州）如图所示杠杆中，O为支点，请画出图中力F1和F2的力臂L1和L2．
【解答】解：已知支点为O，延长F2的作用线，过点O作力F1的垂线段L1，作力F2的垂线段L2，那么L1、L2即为所求作的力臂．如图所示：
17．（2016•贺州）请在图中用笔画线代替绳子，将两个滑轮连成滑轮组，要求人力往下拉绳使重物升起．
【解答】解：人用力往下拉绳使重物升起，说明最后绕过的是定滑轮，按此反向绕线，绳子的起始端系在定滑轮上，如下图所示：
第14页（共18页）
18．（2016•巴中模拟）如图所示，用滑轮组提升物体，请画出最省力的绳子绕法．
【解答】解：
从动滑轮的上挂钩开始绕起，依次绕过每一个滑轮，最终F=G，为最省力的绕法，如图所示：
三．实验探究题（共1小题）
19．（2017秋•扬中市月考）在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某实验小组用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法，分别做了甲、乙、丙3组实验，实验数据记录如
第15页（共18页）
“缓慢”
）上升；
（2）进行第2次测量时滑轮组的机械效率约为 78.4% （保留三位有效数字）；
（3）进行第3次测量时，弹簧测力计示数为 2.4 N，滑轮组做的有用功是 0.3 J；
（4）分析实验数据，实验小组得出的实验结论是：滑轮组的机械效率与 被提升物体的重力 有关；
（5）分析表中数据可知，F≠，可能的原因是： 拉动过程中需克服滑轮的转轴处的摩擦 ；
（6）某次实验时将绳子自由端匀速拉动时弹簧测力计的读数记为F，钩码重记为G，动滑轮重记为G’，绳自由端移动距离记为s，钩码提升高度记为h，不计绳子重及摩擦．则下列关于滑轮组机械效率的计算关系中错误的是
BD ．
A．η= B．
η= C．η= D．η=1﹣．
【解答】解：
（1）在实验过程中，应缓慢竖直向上匀速拉动弹簧测力计．
（2）根据表中实验数据可知，第2次测量时滑轮组的机械效率： η===×100%≈78.4%．
（3）由图示测力计可知，其分度值为0.2N，示数为2.4N；
第3次测量时，有用功：W有=Gh=6N×0.05m=0.3J．
（4）从实验数据看，钩码上升的高度相同，所以机械效率不断增大不是由于被提升高度的变化而引起的．
钩码重不断增大，机械效率不断提高，得出的实验结论是：滑轮组的机械效率与被提升物体的重力有关．
（5）由于拉动过程中需克服滑轮的转轴处的摩擦，所以F≠．
（6）有用功为W有=Gh，总功为W总=Fs，不计绳子重及摩擦，额外功W额=G′h， 则W总=W有+W额=Gh+G′h=（G+G′）h；
①有用功为W有=Gh，总功为W总=Fs，则η==，故A正确，
由于s=nh，则机械效率η==，故B错误；
第16页（共18页）
②有用功为W有=Gh，总功为W总=（G+G′）h，所以η=正确； ==，故C
③额外功W额=G′h，总功为W总=Fs，有用功W有=W总﹣W额=Fs﹣G′h，
所以η=
==1﹣，故D错误．
故选BD．
故答案为：（1）缓慢；（2）78.4%；（3）2.4；0.3；（4）被提升物体的重力；
（5）拉动过程中需克服滑轮的转轴处的摩擦；（6）BD．
四．计算题（共2小题）
20．（2016•镇江）用如图所示的滑轮组将重90N的货物匀速提升1m的过程中，所用拉力F=50N，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦．
（1）求上述过程中的有用功W有用；
（2）求上述过程中的总功W总；
（3）求滑轮组的机械效率η．
【解答】解：
（1）上述过程中的有用功：W有=Gh=90N×1m=90J；
（2）由图知n=2，所以绳端移动的距离：s=2h=2×1m=2m，
总功：W总=Fs=50N×2m=100J；
（3）滑轮组的机械效率：
η=×100%=×100%=90%．
答：（1）上述过程中的有用功为90J；
（2）上述过程中的总功为100J；
（3）滑轮组的机械效率为90%．
21．（2016•驻马店一模）一辆卡车不慎开进了一段泥泞的道路不能继续行驶，司机找来一辆拖车，利用绳子、动滑轮组装成如图所示的装置来拖出卡车，若拖车对绳子的水平拉力为4000N，将卡车水平匀速向前拖动了6m，用时30s，不计绳子和滑轮重，求：
（1）拖车对绳子做的功是多少？
（2）拖车拉绳子的功率是多少？
（3）若卡车被匀速拖动时，泥泞道路对卡车的阻力位6400N，则动滑轮的机械效率为多少？
第17页（共18页）
【解答】解：（1）动滑轮绳子的有效股数n=2，则绳端移动的距离： s绳=ns车=2×6m=12m，
拖车对绳子做的功：
W总=Fs绳=4000N×12m=4.8×10J；
（2）拖车拉绳子的功率： P===1.6×10W； 34
（3）拉力做的有用功：
W有=fs车=6400N×6m=3.84×10J，
动滑轮的机械效率：
η=×100%=×100%=80%．
44答：（1）拖车对绳子做的功是4.8×10J；
3（2）拖车拉绳子的功率是1.6×10W；
（3）动滑轮的机械效率为80%．
第18页（共18页）