题目内容

【题目】小明在探究利用杠杆做功的实践活动中,杠杆一端固定,中点处挂有一重力G为20N的重物,现用手竖直提起杠杆的另一端,使物体缓慢匀速提升(摩擦忽略不计).
(1)若不计杠杆自重,求拉力F的大小?
(2)若杠杆是一根自重为5N、材料均匀的硬棒,将重物提升的高度h为0.L0m,小明使用杠杆所做的有用功W有用为多大?机械效率η是多大?

【答案】
(1)解:由杠杆原理可知:FL1=GL2,即 = = ,F= G= ×20N=10N.
(2)解:W有用=Gh=20N×0.1m=2J,

W额外=Gh=5N×0.1m=0.5J,

W=W有用+W额外=2J+0.5J=2.5J,

η= ×100%= ×100%=80%.


【解析】(1)由于拉力总是竖直向上的,重物挂在杠杆的中点,所以动力臂是阻力臂的2倍.根据杠杆平衡条件求出拉力大小.(2)知道重物重力和重物上升的距离,根据W=Gh求出有用功,知道杠杆在重力和杠杆中点上升的距离,根据W=Gh求出额外功;求出总功;根据机械效率公式求出机械效率.
【考点精析】利用杠杆的平衡条件对题目进行判断即可得到答案,需要熟知杠杆平衡:杠杆在动力和阻力的作用下静止或匀速转动时,称为杠杆平衡.杠杆平衡是力和力臂乘积的平衡,而不是力的平衡.杠杆平衡的条件:动力 ×动力臂 = 阻力 ×阻力臂即:F1 L1 = F2 L2可变形为 :F1 / F2 = L1 / L2

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