题目内容

14.用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率.实验时,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升.实验中,将杠杆拉至图中虚线位置测力计的示数F=0.5N,钩码总重G为1.0N,钩码上升高度h为0.1m,测力计移动距离s为0.3m,则杠杆的机械效率为66.7%.若只将钩码的悬挂点由A移至B,O、C位置不变,仍将钩码提升相同的高度,则杠杆的机械效率将变大(选填“变大”、“变小”或“不变”).

分析 机械效率就是有用功除以总功.对于杠杆来说,总功就是手用的力所做的功,有用功就是重物被提高所做的功.而且对于杠杆来说,动力臂是阻力臂的几倍,动力移动的距离就是阻力移动距离的几倍.

解答 解:
(1)在实验过程中,有用功是:W有用=Gh=1.0N×0.1m=0.1J,
总功是:W总=Fs=0.5N×0.3m=0.15J,
所以杠杆的机械效率是:η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{0.1J}{0.15J}$×100%=66.7%.
(2)将钩码的悬挂点由A移至B,O、C位置不变,仍将钩码提升相同的高度,有用功不变;
由于额外功是提升杠杆所做的功,悬挂点由A移至B后,杠杆实际提升的高度变小,所以额外功也变小,则总功变小,所以杠杆的机械效率将变大.
故答案为:66.7%;变大.

点评 (1)机械效率的计算是同学们应该掌握的基本技能,关键是搞清楚有用功和总功,一般来说,使用机械所用外力做的功是总功,而克服提升重物重力做的功是有用功.
(2)在类似的实验中,合理运用了控制变量法,有助于解答.

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