13. 图甲是某学习小组测量滑轮组的机械效率的示意图.用弹簧测力计竖直向上拉动绳子自由端,将重为4.5N的物体从A位置提升到A'位置,同时弹簧测力计从图中的B位置上升到B'位置,在这个过程中,弹簧测力计的示数如图乙所示.请你根据他们做的实验解答下列问题:

(1) 物体提升的高度是______cm,拉力为______N,该滑轮组的机械效率η= ______.
(2) 若在图甲装置的基础上增加一个动滑轮,改为图丙所示的装置,提升同一物体,则滑轮组的机械效率______(选填"变大""变小"或"不变").
(1) 物体提升的高度是
(2) 若在图甲装置的基础上增加一个动滑轮,改为图丙所示的装置,提升同一物体,则滑轮组的机械效率
(1) 物体提升的高度是______cm,拉力为______N,该滑轮组的机械效率η= ______.
(2) 若在图甲装置的基础上增加一个动滑轮,改为图丙所示的装置,提升同一物体,则滑轮组的机械效率______(选填"变大""变小"或"不变").
(1) 物体提升的高度是
20
cm,拉力为2
N,该滑轮组的机械效率η=75%
.(2) 若在图甲装置的基础上增加一个动滑轮,改为图丙所示的装置,提升同一物体,则滑轮组的机械效率
变小
(选填"变大""变小"或"不变").答案
(1)20;2;75%;(2)变小
解析
(1)由图甲刻度尺可知,物体A位置对应10cm,A'位置对应30cm,物体提升高度h=30cm - 10cm=20cm;图乙弹簧测力计分度值为0.2N,示数为2N;滑轮组绳子股数n=3,绳端移动距离s=nh=3×20cm=60cm=0.6m,有用功W有=Gh=4.5N×0.2m=0.9J,总功W总=Fs=2N×0.6m=1.2J,机械效率η=W有/W总×100%=0.9J/1.2J×100%=75%。(2)增加动滑轮后,额外功增大,有用功不变,总功增大,机械效率变小。
(1) 图甲中可把人看成一杠杆,支点在
(2) 小明在1min内做了30个俯卧撑,每次重心上升的距离都为0.3m,则他1min内克服重力做功的功率为
(3) 如图乙所示是小明手扶栏杆做俯卧撑保持静止时的情景,此时他的身体姿态与图甲相同,只是身体与水平地面成一定角度,栏杆对手的力$F_2$与身体垂直,且作用B'点,则$F_2$
A
(选填"A""O"或"B")点,双手撑地的力$F_1= $400
N.(2) 小明在1min内做了30个俯卧撑,每次重心上升的距离都为0.3m,则他1min内克服重力做功的功率为
90
W.(3) 如图乙所示是小明手扶栏杆做俯卧撑保持静止时的情景,此时他的身体姿态与图甲相同,只是身体与水平地面成一定角度,栏杆对手的力$F_2$与身体垂直,且作用B'点,则$F_2$
小于
(选填"大于""小于"或"等于$")F_1.$答案
(1)A;400;(2)90;(3)小于
解析
(1) 支点为A点。根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$,动力臂$L_1=AB=1.5m$,阻力$G=600N$,阻力臂$L_2=OA=AB - OB=1.5m - 0.5m=1.0m$。则$F_1×1.5m=600N×1.0m$,解得$F_1=400N$。
(2) 每次克服重力做功$W=Gh=600N×0.3m=180J$,30次总功$W_总=30×180J=5400J$,功率$P=\frac{W_总}{t}=\frac{5400J}{60s}=90W$。
(3) 图乙中,支点仍为脚与地面接触点,阻力$G$不变,阻力臂为支点到重力作用线的垂直距离(小于图甲中阻力臂),动力$F_2$与身体垂直,动力臂等于身体长度(与图甲动力臂相同)。由杠杆平衡条件$F_2L_1'=GL_2'$,因$L_2'<L_2$,故$F_2<F_1$。
(2) 每次克服重力做功$W=Gh=600N×0.3m=180J$,30次总功$W_总=30×180J=5400J$,功率$P=\frac{W_总}{t}=\frac{5400J}{60s}=90W$。
(3) 图乙中,支点仍为脚与地面接触点,阻力$G$不变,阻力臂为支点到重力作用线的垂直距离(小于图甲中阻力臂),动力$F_2$与身体垂直,动力臂等于身体长度(与图甲动力臂相同)。由杠杆平衡条件$F_2L_1'=GL_2'$,因$L_2'<L_2$,故$F_2<F_1$。
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