學校進行實驗室儀器升級工程,買了30套,每套質量為10kg的物理實驗器材,每套器材一箱.某實驗員需要把這批實驗...
問題詳情:
學校進行實驗室儀器升級工程,買了30套,每套質量為10kg的物理實驗器材,每套器材一箱.某實驗員需要把這批實驗器材搬運到7m高的物理實驗室.
(1)實驗員至少需要做多少功?(不考慮他克服自身重力所做的功,取g=10N/kg)
(2)如圖所示,假設他身體可以提供的功率P取決於所搬運物體的質量m.若要儘可能快地把這批器材搬上去,那麼他每次搬運的實驗器材 箱.
(3)不考慮搬起、放下實驗器材和下樓的時間,求他搬 運這批實驗器材的最短時間是多少秒?
【回答】
【考點】功的計算;功率的計算.
【分析】(1)已知實驗器材數量和質量求出總質量,然後求總重力,已知被升高的高度,即可利用W=Gh求克服重力做的功,
(2)已知總質量,可求出一箱的質量,由圖可看出功率最大時所搬運的物體質量,從而可求他每次搬運的箱子數.
(3)已求出做的功,要求搬運時間最短,身體所提供的功率應最大,根據P=計算出最短時間.
【解答】解:(1)物理實驗器材的總質量m=30m0=30×10kg=300kg,
則這批實驗器材的總重力:G=mg=300kg×10N/kg=3000N,
實驗員搬運器材至少做的功:
W=Gh=3000N×7m=2.1×104J;
(2)由圖象可知,人體提供的功率最大時,每次搬運的器材質量m′=30kg,
由於一箱器材質量m0=10kg,則一次需要搬運箱數n===3;
(3)要求搬運時間最短,身體所提供的功率應最大,由圖象可知最大功率P=70W.
根據P=可得最短時間:t===300s.
答:(1)該實驗員至少需要做功2.1×104J;(2)3;(3)他搬運這批實驗器材的最短時間為300s.
知識點:功率
題型:實驗,探究題
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