Question

【題目】小明用如下左圖所示的裝置探究杠桿的機械效率，每個鉤碼的質量為m，O為支點．

(1)他將2只鉤碼懸掛在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η為＝____（用物理量的符號表示）．

(2)他將2只鉤碼懸掛在C點，在A點豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使C點上升高度為h2，則彈簧測力計的示數將____F1（大于/小于/等于，下同），此次彈簧測力計做的功將____第一次做的功．

(3)他將3只鉤碼懸掛在C點，在A點豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使C點上升高度仍為h2，則第3次杠桿的機械效率與前兩次相比____（選填“最大”、“最小”或“三次相等”）。

Answer 1

【答案】 大于 小于 最大

【解析】:(1)有用功為 ,總功,則機械效率的表達式
(2)鉤碼的懸掛點在B點時,由杠杠的平衡條件得;懸掛點移至C點時,由杠杠的平衡條件得;從圖中可以看出,由OB到OC力臂變大,所以彈簧測力計的示數變大,有用功不變,但杠桿提升的高度減小,額外功減小,又因為總功等于額外功與有用功之和,因此此次彈簧測力計做的功將小于第一次做的功.
(3)因為第一次與第二次的有用功相等,并且第二次的額外功小,因為機械效率等于有用功與總功的比值,因此第一次的機械效率小于第二次的機械效率;
將3只鉤碼懸掛在C點時,物體升高的高度不變,物重增加,由可得,有用功變大,但杠桿提升的高度與第二次相同,額外功與第二次相同,又因為機械效率等于有用功與總功的比值,因此第三次的機械效率大于第二次的機械效率.
綜上所述,第三次的機械效率最大.
因此，本題正確答案是：(1). (2). 大于 (3). 小于 (4). 最大