Question

为了楼体抗震加固，学校购进了一批水泥，现需要把水泥运到离地面2m高的平台上，同学们根据物理课上学到的知识，分组设计了甲、乙两种简单机械的组合装置，如图所示，水泥重500N，每个滑轮重10N，不计绳重及轴摩擦．甲图中斜面长5m，人匀速拉绳时，拉力的大小为190N．比较两种装置，较省力的是________装置（选填“甲”或“乙”），机械效率较高的是________装置（选填“甲”或“乙”）．

Answer 1

乙    乙
分析：（1）先根据乙图装置，求出绳子的拉力，再与甲图拉力大小190N进行比较，即可知道哪个装置更省力；
（2）甲、乙两种简单机械的组合装置，都是将重500N的水泥提高2m，根据W=Gh可知，两个装置中所做有用功是一样的．只要求出甲、乙两种装置做的总功，根据η=×100%可判断两种装置的机械效率．
甲图中已知拉力大小为190N，斜面长5m，由于动滑轮省一半力多移动一半的距离，所以，绳子自由端移动的距离是10m，根据W=FS可求出总功；
乙装置中，承担物体重力的绳子般数是3，所以绳子自由端移动的距离是3h，根据F=求出绳子的拉力，再根据W=FS可求出总功．
解答：（1）乙装置中，绳子的拉力：
F===170N＜190N，所以乙较省力；
（2）因为甲、乙两种简单机械的组合装置，都是将重500N的水泥提高2m，所以做的有用功是一样的．
甲图中，由于动滑轮省一半力多移动一半的距离，所以，把水泥运到离地面2m高的平台上，绳子自由端移动的距离是10m，
故甲图中做的总功：
W_甲=F_甲S_甲=190N×10m=1900J，
乙装置中，承担物体重力的绳子般数是3，所以，把水泥运到离地面2m高的平台上，绳子自由端移动的距离是：3h=3×2m=6m
乙装置中做的总功：
W_乙=F_乙S_乙=170N×6m=1202J，
根据η=×100%可知，在有用功相同的情况下，总功越少，机械效率越高，故机械效率较高是乙装置．
故答案为：乙；乙．
点评：本题首先要知道甲、乙两种简单机械的组合装置做的有用功是一样的，然后再根据W=FS求出总功，最后由η=×100%作出判断即可；在计算总功时，要注意两个装置中绳子自由端移动的距离的计算．