小金用如圖所示的實驗裝置測量槓桿的機械效率．實驗時豎直向上拉動槓桿，使掛在槓桿下面的鉤碼緩緩上升．重為5N的鉤...

問題詳情：

小金用如圖所示的實驗裝置測量槓桿的機械效率．實驗時豎直向上拉動槓桿，使掛在槓桿下面的鉤碼緩緩上升．重為5N的鉤碼掛在A點時，人的拉力F為4N，鉤碼上升0.3m時，動力作用點C上升0.5m，此時機械效率η1為多大？

（2）小金為了進一步研究槓桿的機械效率與哪些因素有關，仍用該實驗裝置，將鉤碼移到B點，再次緩慢提升槓桿使動力作用點C仍然上升0.5m．問：人的拉力F與第一次相比　　　　　　（選填“變大”“變小”或“不變”）．比較此時的機械效率η2與η1的大小並用學過的知識給以推導．

【回答】

解：（1）有用功：W有用=Gh=5N×0.3m=1.5J；

總功：W總=Fs=4N×0.5m=2J，

機械效率：η=×100%=×100%=75%；

（2）鉤碼的懸掛點在A點時，由於槓桿的重力會阻礙槓桿轉動，

則由槓槓的平衡條件得：GOA+G槓桿OC=FOC；

懸掛點移至B點時，由槓槓的平衡條件得GOB+G槓桿OC=F′OC，

觀察比較可知，懸掛點移至B點時，OB＜OA，即鉤碼重力的力臂變小，所以拉力F也變小；

槓桿的機械效率：η===；

因為槓桿升高的高度不變，所以克服槓桿自重所做的額外功不變（即W額=G槓桿h槓桿不變）；由於懸掛點B更接近支點，所以鉤碼提升的高度減小，根據W有用=Gh可知，有用功減小；

從上面η的表示式可知：W有用減小、W額不變，所以變大，分母變大，η就減小；即η2＜η1．

答：（1）機械效率η1為75%；

（2）變小；此時的機械效率η2＜η1，推導過程見解答．

知識點：力和機械 單元測試

題型：計算題