Question

9．如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为18N的物体在5s内缓慢升高10cm，拉力大小F=8N，拉力移动的距离为25cm，拉力克服物体的重力做的功为1.8J，拉力做功的功率为0.4W，杠杆的机械效率为90%；影响杠杆机械效率的主要因素为杠杆自重；竖直向上匀速拉动杠杆的过程中，物体的机械能将变大（选填“变大”“变小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）已知拉力的大小和拉力移动的距离，根据公式W=Fs可求拉力所做的功；还知道物体的重力和物体升高的高度，根据公式W=Gh可求有用功；有用功和总功的比值就是机械效率．根据P=$\frac{W}{t}$可求得拉力做功的功率，
（2）机械效率是有用功和总功的比值，它反映了有用功在总功中所占比例的大小，也反映了额外功所占比例的大小，影响机械效率的因素从有用功和额外功两方面考虑；
（3）竖直向上匀速拉动杠杆的过程中，改变了物体重力的力臂，根据杠杆平衡条件分析，改变了拉力，改变了拉力做功的多少，改变了机械能的大小．

解答 解：（1）有用功为W_有=Gh=18N×0.1m=1.8J；
拉力所做的功为W_总=Fs=8N×0.25m=2J，
拉力做功的功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{2J}{5s}$=0.4W，
杠杆的机械效率为η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{1.8J}{2J}$×100%=90%．
（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）竖直向上匀速拉动杠杆的过程中，由杠杠的平衡条件得重力的力臂变大，所以拉力F也变大，如果仍使钩码提升相同的高度，那么杠杆提升的高度就会减小，额外功减小，因此杠杆的机械能变大．
故答案为：1.8；0.4；90%；杠杆自重；变大．

点评 本题考查了使用杠杆时有用功、总功和机械效率的计算，关键知道有用功、总功和机械效率的计算公式的应用．