Question

如圖，合金塊重為6N，密度為8×10³kg/m³，杠桿OA能繞著O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，OA=60cm，OB=20cm．不考慮測(cè)力計(jì)的重，g=10N/kg．問(wèn)：
（1）如圖1，用杠桿把合金塊勻速提升0.2m，提升時(shí)測(cè)力計(jì)的實(shí)際示數(shù)為2.25N，杠桿的機(jī)械效率是多少？
（2）在不計(jì)杠桿自重和摩擦的情況下，如果把合金塊浸沒(méi)在水中（如圖2），杠桿靜止時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是多少？

Answer 1

解：
（1）由題知，OA=60cm，OB=20cm，用杠桿把合金塊勻速提升h=0.2m，拉力端移動(dòng)的距離s=3h=3×0.2m=0.6m，
W_有用=Gh=6N×0.2m=1.2J，
W_總=Fs=2.25N×0.6m=1.35J，
η=×100%=≈88.9%；
（2）∵ρ=，
∴合金塊的體積：
V=====7.5×10^-3m³，
F_浮=ρ_水V_排g=ρ_水Vg=1×10³kg/m³×7.5×10^-3m³×10N/kg=0.75N，
杠桿受到的拉力：
F_B=G-F_浮=6N-0.75N=5.25N，
∵F_AL_OA=F_BL_OB，
即：F_A×60cm=5.25N×20cm，
∴F_A=1.75N．
答：（1）杠桿的機(jī)械效率是88.9%；
（2）杠桿靜止時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是1.75N．
分析：（1）由題知OA和OB大小、合金塊上升高度，求出拉力端移動(dòng)的距離，知道拉力大小和利用W=Fs求拉力做的總功；利用W=Gh求有用功；再利用效率公式求杠桿的機(jī)械效率．（1）由題知OA和OB大小、合金塊上升高度，求出拉力端移動(dòng)的距離，知道拉力大小和利用W=Fs求拉力做的總功；利用W=Gh求有用功；再利用效率公式求杠桿的機(jī)械效率．
（2）知道合金塊重力，利用G=mg和ρ=計(jì)算合金塊的體積（浸沒(méi)水中排開(kāi)水的體積），利用阿基米德原理求合金塊受到的浮力，進(jìn)而求出杠桿B點(diǎn)受到的拉力，知道力臂關(guān)系，再利用杠桿平衡條件求杠桿靜止時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)．
點(diǎn)評(píng)：本題為力學(xué)綜合題，考查了學(xué)生對(duì)機(jī)械效率公式、重力公式、密度公式、阿基米德原理、杠桿平衡條件的掌握和運(yùn)用，知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，屬于難題，要求靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)！