Question

5．杠桿和滑輪都是生產生活中常見的簡單機械．
（1）如圖甲所示是人抬獨輪車車把時的簡化示意圖，此時獨輪車相當于一個省力杠桿（選填“省力”或“費力”）；若動力臂是阻力臂的3倍，物體和車總重 G為1200N，抬起車把的力F為400N．
（2）如圖乙所示，工人利用該滑輪組（其中動滑輪重100N，忽略繩與滑輪的摩擦）勻速提升重400N的水泥，則此過程中工人施加的拉力應為250N，該滑輪組的機械效率是80%．

Answer 1

分析 （1）根據動力臂與阻力臂的大小關系判斷杠桿的類型；知道動力臂L₁是阻力臂L₂的3倍，根據杠桿的平衡條件計算動力的大��；
（2）由圖可知，n=2，忽略繩與滑輪的摩擦，拉力F=$\frac{1}{2}$（G+G_輪），利用η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{F×2h}$=$\frac{G}{2F}$求滑輪組的機械效率．

解答 解：
（1）由獨輪車的示意圖可知，獨輪車在使用時動力臂大于阻力臂，所以它屬于省力杠桿．
由題知，動力臂L₁是阻力臂L₂的3倍，即L₁：L₂=3：1，
由杠桿的平衡條件可得：FL₁=GL₂，
則抬起車把的力：
F=$\frac{{L}_{2}}{{L}_{1}}$G=$\frac{1}{3}$×1200N=400N；
（2）由圖可知，n=2，
忽略繩與滑輪的摩擦，繩端的拉力F=$\frac{1}{2}$（G+G_動）=$\frac{1}{2}$×（400N+100N）=250N，
設重物升高的高度為h，則繩端移動的距離s=2h，
滑輪組的機械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{F×2h}$=$\frac{G}{2F}$=$\frac{400N}{2×250N}$×100%=80%．
故答案為：（1）省力；400；（2）250；80%．

點評 本題考查了杠桿分類方法、杠桿平衡條件的應用、使用滑輪組拉力和機械效率的計算，雖知識點多、綜合性強，但都屬于基礎，難度不大．