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(2013•武汉模拟)某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率,实验的主要步骤如下:①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点,在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码,在B点用轻绳竖直悬挂一个
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(2013•武汉模拟)某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率,实验的主要步骤如下:
①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点,在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码,在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计,使杠杆保持水平;
②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持O点位置不变),在此过 程中弹簧测力计的读数为F,利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2.
回答下列问题:
(1)杠杆机械效率的表达式为η=
×100%
×100%.(用已知或测量物理量符号表示)
(2)本次实验中,若提升的钩码重一定,则影响杠杆机械效率的主要因素是:______.
(3)若只将钩码的悬挂点由A移至C,O、B位置不变,仍将钩码提升相同的高度,则杠杆的机械效率将______(选填“变大”、“变小”或“不变”).
(4)若弹簧测力计拉力方向一直垂直于OB杆向上拉动,则测力计示数______(选填“变大”、“变小”或“不变”)
①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点,在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码,在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计,使杠杆保持水平;
②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持O点位置不变),在此过 程中弹簧测力计的读数为F,利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2.
回答下列问题:
(1)杠杆机械效率的表达式为η=
Gh1 |
Fh2 |
Gh1 |
Fh2 |
(2)本次实验中,若提升的钩码重一定,则影响杠杆机械效率的主要因素是:______.
(3)若只将钩码的悬挂点由A移至C,O、B位置不变,仍将钩码提升相同的高度,则杠杆的机械效率将______(选填“变大”、“变小”或“不变”).
(4)若弹簧测力计拉力方向一直垂直于OB杆向上拉动,则测力计示数______(选填“变大”、“变小”或“不变”)
▼优质解答
答案和解析
(1)有用功为W有=Gh1,总功W总=Fh2,则机械效率的表达式η=
×100%=
×100%.
(2)有用功是提升钩码所做的功,额外功主要是克服杠杆重力做的功,影响机械效率的因素主要是有用功和总功所占的比例;提升的钩码重一定,重物升高的距离一定,说明有用功一定,所以影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆自身的重力.
(3)杠杆提升钩码时,对钩码做有用功,克服杠杆重做额外功,W有+W额=W总,
设杠杆重心升高的距离为h,所以,Gh1+G杠h=Fh2,G不变,h1不变,G杠不变,
钩码从A点到C点,钩码还升高相同的高度,杠杆上旋的角度减小,杠杆升高的距离h变小,
所以Gh1+G杠h变小,所以Fh2也变小.
根据η=
×100%,分母变小,分子不变,所以η变大!
(4)若弹簧测力计拉力方向一直垂直于OB杆向上拉动,阻力不变,动力臂不变,阻力臂减小,动力减小,所以测力计示数变小.
故答案为:(1)
×100%;(2)杠杆的自重;(3)变大;(4)变小.
W有 |
W总 |
Gh1 |
Fh2 |
(2)有用功是提升钩码所做的功,额外功主要是克服杠杆重力做的功,影响机械效率的因素主要是有用功和总功所占的比例;提升的钩码重一定,重物升高的距离一定,说明有用功一定,所以影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆自身的重力.
(3)杠杆提升钩码时,对钩码做有用功,克服杠杆重做额外功,W有+W额=W总,
设杠杆重心升高的距离为h,所以,Gh1+G杠h=Fh2,G不变,h1不变,G杠不变,
钩码从A点到C点,钩码还升高相同的高度,杠杆上旋的角度减小,杠杆升高的距离h变小,
所以Gh1+G杠h变小,所以Fh2也变小.
根据η=
Gh1 |
Fh2 |
(4)若弹簧测力计拉力方向一直垂直于OB杆向上拉动,阻力不变,动力臂不变,阻力臂减小,动力减小,所以测力计示数变小.
故答案为:(1)
Gh1 |
Fh2 |
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