Question

小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，每个钩码的质量为m，O为支点．

（1）他将2只钩码悬挂在B点，在A点竖直向上_________拉动弹簧测力计，拉力为F₁，测得A、B两点上升的高度分别为h₁、h₂，则此次杠杆的机械效率为η =        ．（用用已知或测量物理量的符号表示）
（2）他将2只钩码悬挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使C点上升高度为h₂，则弹簧测力计的示数将       （大于/等于/小于）F₁，此次弹簧测力计做的功将       （大于/等于/小于）第一次做的功，杠杆的机械效率将_________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
（3）他将3只钩码悬挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使C点上升高度仍为h₂，则第3次杠杆的机械效率与前两次相比       （最大/最小/三次相等）．
（4）本实验中，影响杠杆机械效率的主要因素是:___________

Answer 1

（1）匀速  2mgh₂/Fh₁ （2）大于 小于 变大 （3）最大 （4）杠杆的自重

试题分析：（1）为了测定机械效率，应竖直向上匀速拉动测量计，这样受力才平衡；
有用功为，总功，
则机械效率的表达式；
（2）钩码的悬挂点在B点时，由杠杠的平衡条件得F₁?OA=G?OB；悬挂点移至C点时，由杠杠的平衡条件得F₂?OA=G?OC；从图中可以看出，由OB到OC力臂变大，所以弹簧测力计的示数变大，有用功不变，但杠杆提升的高度减小，额外功减小，又因为总功等于额外功与有用功之和，因此此次弹簧测力计做的功将小于第一次做的功，机械效率变大；
（3）因为第一次与第二次的有用功相等，并且第二次的额外功小，因为机械效率等于有用功与总功的比值，因此第一次的机械效率小于第二次的机械效率；
将3只钩码悬挂在C点时，物体升高的高度不变，物重增加，由W_有=Gh₂可得，有用功变大，但杠杆提升的高度与第二次相同，额外功与第二次相同，又因为机械效率等于有用功与总功的比值，因此第三次的机械效率大于第二次的机械效率．
综上所述，第三次的机械效率最大．
（4）由以上分析可知，所做的额外功是提升杠杆本身所做的功，而额外功越多，机械效率越低，所以影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆和自重。
点评：本题考查杠杆机械效率的测量，把握有用功、总功的计算方式，明确机械效率的表达式，知道总功等于有用功与额外功之和．