题目内容

【题目】小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率,杠杆的质量分布均匀,右端固定在O点,杠杆可绕O点在竖直平面内转动:

1)该实验中杠杆所做的额外功主要是______________________________

2)他将重为G的钩码悬挂在B点,在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计,拉力为F1,测得AB两点上升的高度分别为h1h2,则此次杠杆的机械效率为η1 =______________________________(用物理量的符号表示);

3)若保持钩码的位置不变,弹簧测力计竖直作用在C点,缓慢拉动弹簧测力计将钩码提升相同的高度,不计摩擦,则弹簧测力计的示数F2_____________________F1,杠杆的机械效率η2_______________η1(均选填”“)。

【答案】克服杠杆自重做功 > =

【解析】

第一空.探究杠杆的机械效率,所做的额外功主要是克服杠杆自重做功;

第二空.有用功为

W=Gh2

总功为

W=F1h1

则机械效率的表达式

η=

第三空.弹簧测力计在A点时,由杠杠的平衡条件得F1×OA=G×OB;弹簧测力计移至C点时,由杠杠的平衡条件得F2×OC=G×OB;从图中可以看出,OAOC,所以F2F1

第四空.不计摩擦,杠杆提升钩码时,对钩码做有用功,克服杠杆重力做额外功,并且W+W=W;设杠杆重心升高的距离为h,则有:Gh2+Gh=Fh1,而G不变,h2不变,G不变,弹簧测力计从A点到C点,钩码升高相同的高度,杠杆升高的距离h不变,所以Gh2+Gh不变,所以Fh1也不变;由η=得到杠杆的机械效率不变,即η2=η1

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