Question

【題目】小明用如圖所示的裝置探究杠桿的機械效率，杠桿的質(zhì)量分布均勻，右端固定在O點，杠桿可繞O點在豎直平面內(nèi)轉動：

（1）該實驗中杠桿所做的額外功主要是______________________________；

（2）他將重為G的鉤碼懸掛在B點，在A點豎直向上勻速拉動彈簧測力計，拉力為F1，測得A、B兩點上升的高度分別為h1、h2，則此次杠桿的機械效率為η1 =______________________________（用物理量的符號表示）；

（3）若保持鉤碼的位置不變，彈簧測力計豎直作用在C點，緩慢拉動彈簧測力計將鉤碼提升相同的高度，不計摩擦，則彈簧測力計的示數(shù)F2_____________________F1，杠桿的機械效率η2_______________η1（均選填“＞”“＜”或“＝”）。

Answer 1

【答案】克服杠桿自重做功 > =

【解析】

第一空．探究杠桿的機械效率，所做的額外功主要是克服杠桿自重做功；

第二空．有用功為

W有=Gh2，

總功為

W總=F1h1，

則機械效率的表達式

η=；

第三空．彈簧測力計在A點時，由杠杠的平衡條件得F1×OA=G×OB；彈簧測力計移至C點時，由杠杠的平衡條件得F2×OC=G×OB；從圖中可以看出，OA＞OC，所以F2＞F1；

第四空．不計摩擦，杠桿提升鉤碼時，對鉤碼做有用功，克服杠桿重力做額外功，并且W有+W額=W總；設杠桿重心升高的距離為h，則有：Gh2+G杠h=Fh1，而G不變，h2不變，G杠不變，彈簧測力計從A點到C點，鉤碼升高相同的高度，杠桿升高的距離h不變，所以Gh2+G杠h不變，所以Fh1也不變；由η=得到杠桿的機械效率不變，即η2=η1。