Question

3．（1）如图1中各种工具中属于省力杠杆的是（a）（c）（d），属于费力杠杆的是（b）（e）（选填序号）．
（2）一人用如图2所示的滑轮组匀速提升物重为200N的物体，此时人对绳的拉力为120N，不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为83.3%；如果人的体重为600N，那么他们用此滑轮所提升物体的物重不能超过1160N．

Answer 1

分析 （1）结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆．
（2）滑轮组的机械效率等于有用功除以总功，有用功等于物体的重力乘以物体上升的高度，总功等于拉力乘以绳子自由端移动的距离．
当绳子的拉力和人的体重相等时，滑轮组所提升物体的物重最大；不计绳重和摩擦，利用F=$\frac{1}{2}$（G_物+G_动）计算出动滑轮的重力；再利用F′=$\frac{1}{2}$（G_物′+G_动）求最大物重．

解答 解：
（1）（a）独轮车在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
（b）筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；
（c）开瓶器在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
（d）扳手在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
（e）火钳在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆．
所以，图1中，属于省力杠杆的是（a）（c）（d），属于费力杠杆的是（b）（e）；
（2）由图可知，n=2，则绳子自由端移动的距离s=2h，
滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{2Fh}$=$\frac{G}{2F}$=$\frac{200N}{120×2}$×100%≈83.3%；
（2）在不计摩擦与绳重时，F=$\frac{1}{2}$（G_物+G_动），
即120N=$\frac{1}{2}$（200N+G_动），所以G_动=40N，
人站在地面上施加的最大拉力不可能大于自身重力，所以最大拉力为F′=600N，
不计摩擦与绳重，F′=$\frac{1}{2}$（G_物′+G_动），
即：600N=$\frac{1}{2}$（G_物′+40N），
解得最大物重：G_物′=1160N．
故答案为：（1）（a）（c）（d）；（b）（e）；
（2）83.3%； 1160．

点评 （1）此题考查的是杠杆的分类，主要包括以下几种：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂；
（2）明确S与h的关系后，利用公式求出机械效率；本题的易错点在于，绳端的最大拉力取决于人的体重，而并非绳子的承受能力．