3.4简单机械（第4课时） 同步练习（含解析）

3.4简单机械（第四课时）
一、选择题
1．无障碍坡道属于斜面，坡度不宜太大。如图将轮椅沿坡道从底部推到相同高度时，斜面坡度越小，则（　　）
A．推力越小
B．推力做功越少
C．路程越短
D．推力做功越快
2．如图的简单机械中，忽略机械自重和摩擦，当提起相同重物时，不能省力的是（　　）
A． B．
C． D．
3．关于机械效率的问题，下列说法中正确的是（　　）
A．做有用功越多，机械效率一定越高
B．省力越多的机械，机械效率一定越高
C．单位时间内做功越多，机械效率一定越高
D．额外功在总功中所占比例越小，机械效率一定越高
4．某同学用大小恒定的推力 F=300牛（方向如图所示），10秒钟内将重为500牛的物体从斜面底端匀速推到了顶端，已知斜面高为5米，长为10米。下列说法正确的是（　　）
A．使用斜面可以省力也可以省功
B．物体沿斜面运动的速度为0.5米/秒
C．物体受到的摩擦力为300牛
D．推物体时，推力的功率为300瓦
5．利用如图所示的甲、乙两滑轮组，在相同的时间内用大小相同的力F1和F2分别把质量相等的重物提升到相同的高度，则（　　）
A．力F2做功的功率大 B．甲滑轮组做的有用功较大
C．甲和乙滑轮组的机械效率相同 D．甲滑轮组做的总功较大
6．在实践活动基地，同学们体验使用劳动器具。如图所示，分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400N的箱子匀速向上提起相同的高度，甲用时为10秒，乙用时为30秒。已知每个滑轮重为20N，忽略绳子的重力及滑轮与绳子的摩擦。下列判断正确的是（　　）
A．使用甲方式不能省力，但能省功 B．乙方式人对绳子的拉力为220N
C．甲方式对箱子做功比乙方式快 D．甲、乙两种方式的机械效率相等
7．沿光滑斜面向上匀速拉一个重为10N的木块，此时拉力F的大小可能为（　　）
A．15N B．12N C．10N D．8N
8．小科利用如图所示滑轮组在水平地面匀速向左拉动物体，力F所做的功是600J，在20s内物体水平移动了2m，滑轮组的机械效率是80%，则下列说法不正确的是（ ）
A．绳子自由端运动速度为0.3m/s
B．拉力F每秒做功30J
C．物体所受摩擦力240N
D．左侧竖直墙面受到拉力100N
9．前一段时间我区针对老旧小区进行了外墙修复和粉刷，图中的吊车正在辅助工人师傅进行施工，关于吊车的功、功率和效率说法正确的是（　　）
A．做功越快时，吊车的机械效率越高
B．吊车功率越大，做功一定越多
C．吊车做的额外功越少，机械效率就越高
D．做功越快时，吊车的功率一定越大
10．小科用图中装置提升重为400牛的物体，绳子自由端施加250N拉力，在5s内将绳子匀速拉过1米，下列说法正确的是（ ）
A．人将绳子拉过1米，物体也上升1米
B．动滑轮重为100N
C．物体匀速上升时，拉力做的有用功为400J
D．滑轮组的机械效率是80%
二、填空题
11．盘山公路帮助我们翻越了一座座大山，这是利用了简单机械中的 。
12．斜面是一种简单机械，使用斜面可以省力，但要费距离。
(1)如图，工人利用斜面把货物搬到车厢。已知斜面高米，长米，质量为80千克的物体，在沿斜面向上的400N的拉力F作用下从底部匀速运动到顶部，此过程斜面的机械效率为 。
(2)如果要提升斜面的机械效率，下列方法可行的有__________。
A．增加被拉升重物的质量
B．使斜面变的更光滑
C．增加斜面的倾斜角度
13．如图所示，取两根光滑的木水甲、乙，将绳子的一端系在甲木棍上，再依次绕过两根木棍。甲、乙两根木棍分别由两位同学在木棍的两端握紧。用力缓慢拉绳子的自由端， （甲、乙）木棍受到绳子的拉力更大，已知绳端拉力为F，则甲木棍受到绳子的拉力为 F。
14．如图所示，工人师傅用沿斜面向上的推力，将重为的物体从斜面底端匀速推至斜面顶端。已知斜面长、高，则此过程中的有用功为 ，斜面的机械效率为 。使用斜面可以 （填“省力”或“省功”）。
15．一辆汽车不小心陷进泥潭，人们借助大树，利用如图所示的滑轮组，通过拉绳将汽车从泥潭中匀速拉出10m（滑轮和拉绳自重不计）。已知汽车的总质量为3×103kg，匀速移动时受到的阻力是车重的0.1倍，若拉力F是900N，汽车移动的速度是0.1m/s，则整个过程中，拉力的功率为 瓦，滑轮组的机械效率为 。（精确到0.1%）
16．小科利用如图装置将地面上一个重为500N的重物吊到2m高处，用时20s，小科在绳索自由端的拉力为275N。若不计绳索与滑轮的摩擦力，则小科拉力做功的功率为 W，此装置的机械效率为 （精确到0.1%）。
17．如图，重600N的物体在50N的水平拉力F的作用下，以0.3m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为90%，则在此过程中，拉力做功的功率为 W，所做的有用功是 J，物体与地面间的滑动摩擦力为 N。
三、解答题
18．墙壁吊（如图甲）是一种安装在墙壁或立柱上的起重设备，具有空间利用率高、稳定性强等优点。图乙是虚线框里的滑轮组模型，滑轮组绳子的自由端由电动机拉动。用该设备将质量为240千克的物体匀速提升2米，此时绳子自由端的拉力为1000牛，不计绳的质量、滑轮与轴的摩擦。求：
(1)动滑轮的重力。
(2)绳子自由端的拉力做的功。
(3)该设备提升物体时的机械效率。
19．如图所示，质量为60kg的搬运工借助滑轮组抬运货物M，拉动绳子使货物以0.2m/s的速度匀速被抬升到离地2m高的位置，随后汽车倒入进行装载。已知货物M的质量为42kg，动滑轮的质量为10kg，不计绳子重力和摩擦。求：
(1)将货物抬离地面，搬运工至少需要施加的拉力为 。
(2)货物被匀速抬升过程中，搬运工施加的拉力的功率为多少？
(3)考虑绳重和摩擦，拉动Ｍ的实际拉力为280N，则该滑轮组工作过程中的机械效率为多少？
试卷第1页，共3页
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《3.4简单机械（第四课时）》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A D D D D C D D D D
1．A
【详解】A．无障碍坡道属于斜面，斜面坡度越小，越省力，则推力越小，故A符合题意；
B．将轮椅沿坡道从底部推到相同高度时，斜面坡度越小，则斜面的机械效率越低，因为有用功不变，所以总功变大，所以推力做功变大，故B不符合题意；
C．斜面坡度越小，上升到同样的高度，斜面会越长，故C不符合题意；
D．斜面越小，推力做功变大，但是因为不确定时间，所以不能确定推力做功是否变快，故D不符合题意。
故选A。
2．D
【详解】A．图为斜面，忽略机械自重和摩擦，根据功的原理，可知FL=Gh，可以计算出
故A不符合题意；
B．根据杠杆的平衡条件可知
F2×3L=G×L
所以动力
故B不符合题意；
C．此图是动滑轮，由动滑轮的工作特点可知，使用动滑轮能省一半的力，即
故C不符合题意；
D．此图是定滑轮，由定滑轮的工作特点可知，使用定滑轮不省力，即
F4=G
故D符合题意。
故选D。
3．D
【详解】A．机械效率是有用功与总功的比值，与做功的多少没有直接关系，故A错误；
B．省力多的机械往往会费更多的距离，因此不能省功，越省力的机械，在做相同有用功的情况下，需要克服机械自重做的额外功越多，机械效率越低，故B错误；
C．单位时间内做功越多，表明机械的功率越大，但机械效率不一定越高，故C错误；
D．额外功在总功中所占比例越小，说明有用功在总功中所占的比例越大，机械效率就越高，故D正确。
故选D。
4．D
【详解】A．由功的原理可知，使用任何机械都不能省功，故A错误；
B．物体沿斜面运动的速度为
故B错误；
C．所做的有用功W有=Gh=500N×5m=2500J
所做的总功W总=Fs=300N×10m=3000J
克服物体受到斜面的摩擦力所做的额外功W额=W总-W有=3000J-2500J=500J
由W额=fs得，物体所受到的摩擦力
故C错误；
D．推力所做的功为总功，其功率为
故D正确。
故选D。
5．D
【详解】A．由图知，甲滑轮组由3段绳子承担物重（即n1=3），乙滑轮组由2段绳子承担物重（即n2=2），在相同的时间内两物体提升的高度相同，则两物体上升速度相同，由v绳=nv物可知，甲绳端移动速度大于乙绳端移动速度。拉力F相同，甲绳端移动速度大，根据
可知，F1做功的功率大，故A错误；
B．已知滑轮组把质量相等的重物提升到相同的高度，由公式W有用=Gh=mgh
可知，两个滑轮组做的有用功相同，故B错误；
C．甲滑轮组由3段绳子承担物重，所以绳端移动的距离s1=3h，则甲滑轮组的机械效率为
乙滑轮组由2段绳子承担物重，所以绳端移动的距离s2=2h，则乙滑轮组的机械效率为
由于两拉力相同、物重相同，所以比较可知乙滑轮组的机械效率高，故C错误；
D．由于两拉力相同，且绳端移动的距离s1＞s2
所以，由W总=Fs可知甲滑轮组做的总功较大，故D正确。
故选D。
6．C
【详解】A．因为图甲中两个滑轮都是定滑轮，所以不能省力，根据功的原理，使用任何机械都不省功，故A错误；
B．乙方式人对绳子的拉力
故B错误；
C．甲、乙不同方式把箱子提升到相同高度，所以对箱子做功一样多。甲用时为10秒，乙用时为30秒，根据可知，甲方式功率大，所以做功块，故C正确；
D．甲方式两个滑轮都是定滑轮，不计绳重和摩擦，不用做额外功，机械效率100%；乙方式有一个动滑轮，需要做额外功，机械效率小于100%，所以甲方式机械效率大于乙方式，故D错误。
故选C。
7．D
【详解】直接匀速提升物体，用力为10N。斜面光滑，没有摩擦力，且斜面省力，故拉力小于10N。故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
8．D
【详解】A．由图可知，绳子的有效段数n=3，则绳子自由端移动的距离s=3s物=3×2m=6m
绳子自由端运动速度为，故A正确，不符合题意；
B．拉力F做功的功率，即拉力F每秒做功30J，故B正确，不符合题意；
C．由得，有用功W有=ηW总=80%×600J=480J
物体所受摩擦力，故C正确，不符合题意；
D．由W总=Fs得，每根绳的拉力
对定滑轮进行受力分析，受到向右的两根绳子的拉力，受到向左一根绳子的拉力，是平衡力，向左一根的拉力即等于左侧竖直墙面受到拉力F =2F=200N ，故D错误，符合题意。
故选D。
9．D
【详解】A．机械效率是有用功跟总功的比值，物体做功快慢表示功率的大小，而功率的大小与机械效率的高低无关，故A错误；
B．由W=Pt可知，吊车功率越大，时间未知，做功不一定越多，故B错误；
C．机械效率是有用功跟总功的比值，吊车工作时有用功一定，额外功越少，总功越少，机械效率越高，故C错误；
D．功率表示做功快慢的物理量，做功越快时，吊车的功率一定越大，故D正确。
故选 D。
10．D
【详解】A．由图可知，绳子的有效段数n=2，由s=nh得，物体上升的高度，故A错误；
B．额外功W额=W总-W有=250J-200J=50J
因为额外功包括克服动滑轮重所做的功和克服绳重及摩擦所做的功，所以无法求出动滑轮重 ，故B错误；
C．拉力做的有用功为W有=Gh=400N×0.5m=200J，故C错误；
D．总功为W总=Fs=250N×1m=250J
滑轮组的机械效率是，故D正确。
故D。
11．斜面
【详解】盘山公路通过延长行驶路径来减小爬升的坡度，通过增加作用力的作用距离来减小所需的力，所以利用的简单机械是斜面。
12．(1)80%
(2)BC
【详解】（1）利用斜面匀速拉动物体的过程中，克服物体重力做的有用功W有=Gh=mgh=80kg×10N/kg×2m=1600J
拉力做的总功W总=FL=400N×5m=2000J
斜面的机械效率
（2）A．斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关，故A不符合题意；
B．使斜面变的更光滑，通过减少额外功来提高机械效率，故B符合题意；
C．保持斜面粗糙程度不变，可以采用增加斜面的倾斜程度来提高斜面的机械效率，故C符合题意。
故选BC。
13． 甲 5
【详解】[1]由图可知，甲木棍上有5段绳子相连，乙木棍上有4段绳子相连，且每段绳子上的拉力大小相等，所以甲受到的拉力大于乙受到的拉力；
[2]甲乙组合类似于滑轮组，甲木棍上有5段绳子相连，则甲木棍受到的拉力为
14． 3×103 75 % 省力
【详解】[1]斜面作为简单机械使用时，有用功等于克服物体重力做的功，故此过程中的有用功为
[2]总功等于推力做的功为
故斜面的机械效率为
[3]任何机械都不能省功，反而会需要做额外功。使用斜面的时候，推力比重力小，因此可以省力。
15． 360 83.3%
【详解】[1]由图知道，n=4，拉力移动的速度
拉力的功率
[2]汽车受到的阻力
整个过程做的有用功为
滑轮组的机械效率
16． 55 90.9%
【详解】[1]由图可知，n=2，绳端移动的距离
s=nh=2×2m=4m拉力所做的功，即总功
W总=Fs=275N×4m=1100J拉力做功的功率为
[2]有用功
W有=Gh=500N×2m=1000J此装置的机械效率为
17． 45 405 135
【详解】[1]由图知，n=3，则绳子自由端移动的距离
s绳=3s物=3v物t=3×0.3m/s×10s=9m
拉力做功为
W总=Fs绳=50N×9m=450J
拉力做功的功率为
[2]有用功
W有=ηW总=90%×450J=405J
[3]物体克服摩檫力做功为有用功，所以摩檫力为
18．(1)见解析
(2)见解析
(3)见解析
【详解】（1）由图可知，n=3，不计绳的质量、滑轮与轴的摩擦，动滑轮的重力为G动=nF-mg=3×1000N-240kg×10N/kg=600N
（2）绳子自由端的拉力做的功为W总=Fs=Fnh=1000N×3×2m=6000J
（3）有用功为W有=Gh=mgh=240kg×10N/kg×2m=4800J
该设备提升物体时的机械效率为
19．(1)260
(2)104
(3)75%
【详解】（1）由图可知，滑轮组有两股绳承担物重，，所以搬运工至少需要施加拉力
（2）拉动绳子使货物以0.2m/s的速度匀速被抬升，绳子自由端移动的速度
则搬运工施加的拉力的功率
（3）该滑轮组工作过程中做的总功
该滑轮组工作过程中做的有用功
工作过程中的机械效率
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