分析 (1)由于拉力是竖直向上的,重物挂在杠杆的中点,所以动力臂是阻力臂的2倍.根据杠杆平衡条件求出拉力大小.
(2)知道重物上升的距离和时间,根据速度公式求出速度大小;知道重物重力和重物上升的距离,根据W=Gh求出有用功,知道杠杆在重力和杠杆中点上升的距离,根据W=Gh求出额外功;求出总功;根据机械效率公式求出机械效率.
解答 解:
(1)由于拉力作用在杠杆的另一端且方向是竖直向上的,重物挂在杠杆的中点,所以结合图示可知,动力臂是阻力臂的2倍,即$\frac{{L}_{1}}{{L}_{2}}$=2;
不计杠杆自身重力和摩擦,由杠杆平衡条件可得:FL1=GL2,
变形可得$\frac{F}{G}$=$\frac{{L}_{2}}{{L}_{1}}$=$\frac{1}{2}$;
则拉力:F=$\frac{1}{2}$G=$\frac{1}{2}$×270N=135N;
(2)小明所做的有用功:W有用=G物h=270N×0.1m=27J,
硬棒重力作用在硬棒的中点处,因此硬棒重心上升的高度与重物上升的高度相同,均为0.1m,
克服硬棒重力所做的功为额外功,则W额外=G杆h=30N×0.1m=3J,
所做的总功:W总=W有用+W额外=27J+3J=30J,
机械效率:η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{27J}{30J}$×100%=90%.
答:(1)不计杠杆自身重力和摩擦,拉力F是135N.
(2)小明使用杠杆所做的有用功为27J,机械效率是90%.
点评 对于已知机械效率或要求机械效率的问题,想法求出有用功、总功,根据机械效率公式求出未知量.
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