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科学(浙教版) 九上 培优卷：3.4简单机械
一、选择题
1.甲吊车比乙吊车的机械效率高，当它们分别把相同质量的物体匀速提升相同高度时，则( )
A.乙吊车做的总功较多 B.乙吊车做的有用功较多
C.甲吊车做的有用功较多 D.甲、乙两吊车做的总功相同
2.如图所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，在这个过程中，力F的大小将( )
A.不变 B.变小 C.变大 D.先变大后变小
3.如图所示的是利用定滑轮匀速提升物体的三种方法，所用拉力分别是F1，F2和F3，下列式子中正确的是( )
A.F1＞F2＞F3 B.F1＜F2＜F3 C.F1=F2=F3 D.F2＞F1＞F3
4.AC硬棒质量忽略不计，在棒的B、C两点施加力F1、F2，F2的方向沿线，棒在如图所示位置处于平衡状态，则( )
A.F1＜F2 B.F1= C.F1力臂小于s1 D.F2向沿线向下
5.如图所示，滑轮组提升重600N的物体，滑轮重和摩擦不计，它所用的拉力为( )
A.200N B.150N C.100N D.75N
6.在如图所示的滑轮组中，重物G=50N绳子自由端的拉力F=30N时，重物恰好匀速上升，绳重及摩擦不计，由此可知( )
A.该装置中动滑轮重5N B.该装置中动滑轮重10N
C.该装置的机械效率为60% D.该装置的机械效率为556%
7.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.10N8N B.12N4N C.16N8N D.6N4N
8.在一根轻质杠杆的左右两端分别挂上200N和300N的重物时,杠杆恰好平衡,若将两边物重同时减少50N,则杠杆( ).
A.左端下沉B.右端下沉C.仍然平衡D.无法确定
9.利用如图所示装置将重为100N的物体匀速从斜面的底端拉到顶端。已知斜面的长是5m，高是2m，拉力为F=50N，则该装置的机械效率是( )
A.40% B.50% C.80% D.100%
10.如图所示,由弹簧测力计A、B和滑轮组组成的装置中,拉绳子的力F=10N.若不计滑轮组重和摩擦,则弹簧测力计A、B的示数FA和FB分别为( )
A.FA=30N,FB=20N B.FA=20N,FB=30N C.FA=FB=20N D.FA=FB=30N
11.如图所示，在水平拉力F的作用下，物体A匀速向右滑动时，弹簧秤示数为10N，不计滑轮重及滑轮与绳之间摩擦，则水平拉力F和物体A与水平面之间的摩擦力f的大小分别是( )
A.F=20N，f=20N B.F=10N，f=20N C.F=20N，f=10N D.F=10N，f=10N
12.分别用图中甲、乙、丙所示的滑轮组匀速提起同一重物G时,所用的拉力分别为F1,F2和F3.若不计滑轮重及摩擦,这三个力的关系为( ).
A.F2F2>F3 C.F3>F1>F2 D.F1=F2=F3
13.某中学的教学楼楼顶漏雨需要修理，需要向楼顶上运送一些砂石料，根据需要某同学设计了甲、乙两种滑轮组完成工作，如果重物质量相等，摩擦力可以忽略不计，对两种滑轮组的猜测正确的是( )
A、甲图中用的力与乙图中用的拉力相同；
B、甲图中用的拉力是乙图中用的力的一半。
C、甲图中所用拉力是乙图中所用拉力的2倍；
D、无法判断。
14.两个滑轮组如图所示,已知每一个动滑轮的重相同,均为G0,摩擦力和绳重不计,用它们匀速提起同一重为G=5G0的物体时,甲、乙两个滑轮组的机械效率之比为( ).
A.6∶7 B.7∶6 C.5∶6 D.5∶7
二、填空题
15.如图所示是一种小型千斤顶的示意图，当手往下压动摇臂时，能把重物抬高一段较小的距离。工人在2s时间里，用100N的力，竖直向下压动摇臂50cm，把重1000N的重物匀速抬高4cm，则重物上升的速度是________m/s，所做的有用功是________J，千斤顶的机械效率是________。
16.如图，轻杆OA可绕O点自由转动，用细线将15N的重物挂在A处，小林在B处用竖直向上的拉力提住轻杆，OB和BA长度之比为3：5，下列问题中，轻杆始终在水平位置处于平衡.
(1)此杠杆类型与 相同(选填“钓鱼竿”或“羊角锤”)；
(2)拉力大小为 N；
(3)若仅增加物重，则拉力的变化量与物重的变化量之比为 ；
(4)若拉力方向变为图中虚线所示方向，则拉力将变 .
17.工人师傅常利用斜面把重物搬运到汽车上，如图所示，汽车车厢底板高度h=1.5m，斜面长度s=3m.现用力F沿斜面把重力为G=1800N重物匀速推到车上，若不计摩擦，推力F为______N.若实际存在的摩擦力f=400N，则工人师傅实际用的推力F′=______N，该斜面的机械效率是______.
18.用如图所示的滑轮组将总质量为500g的钩码匀速上拉，不计摩擦和绳的重力，弹簧测力计的读数是1.1N，动滑轮的重力是________N；滑轮组的机械效率为________；若用此滑轮组提升1000g的钩码，滑轮组的机械效率_________(填“不变”“变大”或“变小”，取g=10m/s2).
19.在图中,重为500N的物体与地面间的摩擦力是150N,为使物体匀速移动,必须在绳端加以60N的水平拉力,则滑轮组的机械效率约为 ;若物体的移动速度为0.2m/s,则1min内拉力做的功是 J.
三、解答题
20.小汉在家里挖一个蓄水池，当挖到一定深度时发现一块质量约120kg的石头(如图所示)。问：凭小汉一个人的力量(小明重约500N)，采用一种什么样的简单机械才能把石头移出水池(即把石头提升到池口)？通过计算说明简单机械至少需要满足什么条件？请你画出示意图。(机械的重和摩擦可忽略不计，g取10N/kg)
21.物体重600N，放在水平地面上，与地面的接触面积是500cm2(如图甲所示).?
(1)物体放在水平地面上时，对地面的压强是多少？?
(2)某工人用400N的力在10s内将物体匀速提高了5m(如图乙所示)，拉力的功率是多少？滑轮组的机械效率是多少？
.
22.建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为230N的建材从地面匀速送到6ｍ高处，所用拉力为125N，时间为20s。求：(1)工人做的有用功；(2)工人做的总功；(3)此过程中该装置的机械效率；(4)工人做功的功率。
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科学(浙教版) 九上 培优卷：3.4简单机械
一、选择题
1.甲吊车比乙吊车的机械效率高，当它们分别把相同质量的物体匀速提升相同高度时，则( )
A.乙吊车做的总功较多 B.乙吊车做的有用功较多
C.甲吊车做的有用功较多 D.甲、乙两吊车做的总功相同
【答案】A。
【解析】BC、根据公式W有用=Gh=mgh可知甲、乙吊车做的有用功相同，BC选项错误；
AD、两辆吊车做的有用功相同，乙的效率较低，所以乙吊车做总功较多，A选项正确，D选项错误。
2.如图所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，在这个过程中，力F的大小将( )
A.不变 B.变小 C.变大 D.先变大后变小
【答案】C
【解析】在杠杆缓慢由A到B的过程中，动力臂OA的长度没有变化，阻力G的大小没有变化，而阻力臂L却逐渐增大；由杠杆的平衡条件知：F OA=G L，当OA、G不变时，L越大，那么F越大；因此拉力F在这个过程中逐渐变大.故选C.
3.如图所示的是利用定滑轮匀速提升物体的三种方法，所用拉力分别是F1，F2和F3，下列式子中正确的是( )
A.F1＞F2＞F3 B.F1＜F2＜F3 C.F1=F2=F3 D.F2＞F1＞F3
【答案】C
【解析】使用定滑轮不能省力，但可以任意改变力的方向。中F1，F2和F3尽管力的方向不同，但力的大小都等于物体重力G。
4.AC硬棒质量忽略不计，在棒的B、C两点施加力F1、F2，F2的方向沿线，棒在如图所示位置处于平衡状态，则( )
A.F1＜F2 B.F1= C.F1力臂小于s1 D.F2向沿线向下
【答案】【解析】本题考查对杠杆知识的理解.杠杆：能够绕固定点转动的硬棒；杠杆平衡时作用在杠杆上的两个力总是使杠杆的转动方向相反，F2向沿线向上，D错误.杠杆保持静止或匀速转动时满足：F1L1=F2L2；F2为动力，F1为阻力，杠杆的力臂是过支点作力的作用线的垂线段，阻力臂小于s1,C正确，B错误.动力臂等于s2，所以阻力臂小于动力臂，阻力大于动力，A错误.故选C.
5.如图所示，滑轮组提升重600N的物体，滑轮重和摩擦不计，它所用的拉力为( )
A.200N B.150N C.100N D.75N
【答案】D
【解析】
6.在如图所示的滑轮组中，重物G=50N绳子自由端的拉力F=30N时，重物恰好匀速上升，绳重及摩擦不计，由此可知( )
A.该装置中动滑轮重5N B.该装置中动滑轮重10N
C.该装置的机械效率为60% D.该装置的机械效率为556%
【答案】B
【解析】由于不计绳子重及摩擦，根据图中滑轮组的绕法可得出绳子的自由端的拉力等于物体和动滑轮总重的1/2，根据这个关系可求出动滑轮重(参考例2).根据η=W有用/W总=Gh/Fs=G/nF，可求出该滑轮组的机械效率，从而得出正确答案.
7.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.10N8N B.12N4N C.16N8N D.6N4N
【答案】B
【解析】(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.
8.在一根轻质杠杆的左右两端分别挂上200N和300N的重物时,杠杆恰好平衡,若将两边物重同时减少50N,则杠杆( ).
A.左端下沉B.右端下沉C.仍然平衡D.无法确定
【答案】B
【解析】根据杠杆平衡条件知:L左×200N=L右×300N,故,两边各减50N后,左侧为L左×150N,右侧为L右×250N,L左=L右.左侧:×150N=225L右<250L右.杠杆不平衡,右端下沉,B正确.
9.利用如图所示装置将重为100N的物体匀速从斜面的底端拉到顶端。已知斜面的长是5m，高是2m，拉力为F=50N，则该装置的机械效率是( )
A.40% B.50% C.80% D.100%
【答案】A
【解析】将物体匀速从斜面的底端拉到顶端，有用功就是克服物体重力所做的功，即W有用=Gh=100N×2m=200J；使用动滑轮，拉力通过的距离应为斜面长的2倍，即10m，所以总功为W总=Fs=50N×10m=500J，于是斜面的机械效率为
η===40%。
10.如图所示,由弹簧测力计A、B和滑轮组组成的装置中,拉绳子的力F=10N.若不计滑轮组重和摩擦,则弹簧测力计A、B的示数FA和FB分别为( )
A.FA=30N,FB=20N B.FA=20N,FB=30N C.FA=FB=20N D.FA=FB=30N
【答案】A
【解析】弹簧测力计的示数表示的是滑轮对弹簧测力计的拉力.滑轮平衡时,滑轮受到绳子的拉力和它受到弹簧测力计的拉力相等.我们若采用“隔离法”将两滑轮分开容易看出，有三段绳子拉左边的滑轮，用来平衡弹簧测力计A的拉力，因此FA=3F=3×10N=30N;有两段绳子拉着右边滑轮，用来平衡弹簧测力计B的拉力，所以FB=2F=2×10N=20N，故正确的选项是A.
11.如图所示，在水平拉力F的作用下，物体A匀速向右滑动时，弹簧秤示数为10N，不计滑轮重及滑轮与绳之间摩擦，则水平拉力F和物体A与水平面之间的摩擦力f的大小分别是( )
A.F=20N，f=20N B.F=10N，f=20N C.F=20N，f=10N D.F=10N，f=10N
【答案】C
【解析】图中实质是一个动滑轮，绳子两端的力相等，都为10N，轴上的力F等于绳子两端的力的和为20N；物体匀速运动，则绳子对物体的拉力和地面对物体的摩擦力是一对平衡力，大小相等。
12.分别用图中甲、乙、丙所示的滑轮组匀速提起同一重物G时,所用的拉力分别为F1,F2和F3.若不计滑轮重及摩擦,这三个力的关系为( ).
A.F2F2>F3 C.F3>F1>F2 D.F1=F2=F3
【答案】A
【解析】F1=G,F2=G,F3=2G,则F213.某中学的教学楼楼顶漏雨需要修理，需要向楼顶上运送一些砂石料，根据需要某同学设计了甲、乙两种滑轮组完成工作，如果重物质量相等，摩擦力可以忽略不计，对两种滑轮组的猜测正确的是( )
A、甲图中用的力与乙图中用的拉力相同；
B、甲图中用的拉力是乙图中用的力的一半。
C、甲图中所用拉力是乙图中所用拉力的2倍；
D、无法判断。
【答案】B
【解析】甲图中用到了一个动滑轮，两段绳子吊着物体，拉力是物重的二分之一，乙图中两个滑轮都是定滑轮，不能省力，因此甲图中拉力是乙图中拉力的二分之一)
14.两个滑轮组如图所示,已知每一个动滑轮的重相同,均为G0,摩擦力和绳重不计,用它们匀速提起同一重为G=5G0的物体时,甲、乙两个滑轮组的机械效率之比为( ).
A.6∶7 B.7∶6 C.5∶6 D.5∶7
【答案】B
【解析】F1=(5G0+G0)=3G0,
F2=(5G0+2G0)=G0,
η1=×100%=×100%=×100%=,
η2=×100%=×100%=,
二、填空题
15.如图所示是一种小型千斤顶的示意图，当手往下压动摇臂时，能把重物抬高一段较小的距离。工人在2s时间里，用100N的力，竖直向下压动摇臂50cm，把重1000N的重物匀速抬高4cm，则重物上升的速度是________m/s，所做的有用功是________J，千斤顶的机械效率是________。
【答案】0.024080%
【解析】物体上升的速度v＝＝0.02m/s；有用功W有＝Gh＝1000N×0.04m＝40J；总功W总＝Fs＝100N×0.5m＝50J；千斤顶的机械效率η＝＝80%。
16.如图，轻杆OA可绕O点自由转动，用细线将15N的重物挂在A处，小林在B处用竖直向上的拉力提住轻杆，OB和BA长度之比为3：5，下列问题中，轻杆始终在水平位置处于平衡.
(1)此杠杆类型与 相同(选填“钓鱼竿”或“羊角锤”)；
(2)拉力大小为 N；
(3)若仅增加物重，则拉力的变化量与物重的变化量之比为 ；
(4)若拉力方向变为图中虚线所示方向，则拉力将变 .
【答案】(1)钓鱼竿(2)40(3)8：3(4)大
【解析】由图可知，O点为支点，OA为动力臂，OB为阻力臂，阻力大小等于所挂物体的重力，在A点的拉力为动力；(1)由图可知，OB小于OA，即动力臂小于阻力臂，所以是费力杠杆；钓鱼竿就是此杠杆类型；(2)已知OB和BA长度之比为3：5，则OB：OA=3：8，由杠杆的平衡条件可知：F OB=G OA，所以，F==×15N=40N；(3)若仅增加物重，则F2=G+△G，F1=F+△F；由杠杆的平衡条件可知：F1 OB=F2 OA，即：(F+△F) OB=(G+△G) OA，所以，F OB+△F OB=G OA+△G OA，由于F OB=G OA，所以，△F OB=△G OA，则==；(4)若拉力方向变为图中虚线所示方向，阻力及阻力臂不变，拉力的力臂变小，由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知拉力将变大.
17.工人师傅常利用斜面把重物搬运到汽车上，如图所示，汽车车厢底板高度h=1.5m，斜面长度s=3m.现用力F沿斜面把重力为G=1800N重物匀速推到车上，若不计摩擦，推力F为______N.若实际存在的摩擦力f=400N，则工人师傅实际用的推力F′=______N，该斜面的机械效率是______.
【答案】900130069.2%
【解析】在斜面不计摩擦的情况下，根据功的原理W1=W2，即Gh=Fs，
F==900N.
若考虑摩擦，则工人师傅实际用的推力F′=F+f=900N+400N=1300N，
机械效率η==69.2%.
18.用如图所示的滑轮组将总质量为500g的钩码匀速上拉，不计摩擦和绳的重力，弹簧测力计的读数是1.1N，动滑轮的重力是________N；滑轮组的机械效率为________；若用此滑轮组提升1000g的钩码，滑轮组的机械效率_________(填“不变”“变大”或“变小”，取g=10m/s2).
【答案】0.591%变大
19.在图中,重为500N的物体与地面间的摩擦力是150N,为使物体匀速移动,必须在绳端加以60N的水平拉力,则滑轮组的机械效率约为 ;若物体的移动速度为0.2m/s,则1min内拉力做的功是 J.
【答案】83.3%2160
【解析】η=×100%=×100%=×100%=83.3%.
物体移动的速度为0.2m/s,
则拉绳的速度是其3倍,为0.6m/s,
故1min内拉绳s=vt=0.6m/s×60s=36m.
W=Fs=60N×36m=2160J.
三、解答题
20.小汉在家里挖一个蓄水池，当挖到一定深度时发现一块质量约120kg的石头(如图所示)。问：凭小汉一个人的力量(小明重约500N)，采用一种什么样的简单机械才能把石头移出水池(即把石头提升到池口)？通过计算说明简单机械至少需要满足什么条件？请你画出示意图。(机械的重和摩擦可忽略不计，g取10N/kg)
【答案】方法一(1)用省力杠杆
(2)根据杠杆平衡条件：F1L1=F2L2∴L1/L2=F2/F1=G石/G1=120×10/500=2.4
∴杠杆必须满足条件是：L1≥2.4L2
(3)示意图如，动力臂要大于阻力臂。
方法二：(1)用一个滑轮组
(2)求承重绳子的段数：n=G石/F1=120×10/500=2.4
∴滑轮组必须有三段以上承重的绳子
(3)示意图如，要求有三段以上的绳子吊着动滑轮.
【解析】由题意，使用简单机械时，小汉一个人能施出的最大的力约为500N(设想若超过500N，小汉将被机械吊起而脱离地面)，因此要想把重120kg×10N/kg=1200N的石头提升，所用简单机械至少要省力1200/500=2.4倍。这样的简单机械可以是省力杠杆，也可以是滑轮组，甚至可以是轮轴，所以题目有多个答案.
21.物体重600N，放在水平地面上，与地面的接触面积是500cm2(如图甲所示).?
(1)物体放在水平地面上时，对地面的压强是多少？?
(2)某工人用400N的力在10s内将物体匀速提高了5m(如图乙所示)，拉力的功率是多少？滑轮组的机械效率是多少？
.
【答案】(1)物体对地面的压强：
.
(2)由图可知，该装置承担物重的绳子股数n=2，
拉力的功：,
拉力的功率：，
滑轮组的机械效率：
22.建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为230N的建材从地面匀速送到6ｍ高处，所用拉力为125N，时间为20s。求：(1)工人做的有用功；(2)工人做的总功；(3)此过程中该装置的机械效率；(4)工人做功的功率。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
【解析】(1)工人做的有用功就是滑轮组克服重物重力做的功；(2)工人做的总功等于所用拉力与绳端移动距离的乘积，注意绳子自由端移动的距离是物体升高距离的2倍；(3)装置的机械效率可以直接利用公式计算；(4)工人做功的功率应该是工人做的总功的功率。
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