学校进行实验室仪器升级工程,买了30套,每套质量为10kg的物理实验器材,每套器材一箱.某实验员需要把这批实验...
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学校进行实验室仪器升级工程,买了30套,每套质量为10kg的物理实验器材,每套器材一箱.某实验员需要把这批实验器材搬运到7m高的物理实验室.
(1)实验员至少需要做多少功?(不考虑他克服自身重力所做的功,取g=10N/kg)
(2)如图所示,假设他身体可以提供的功率P取决于所搬运物体的质量m.若要尽可能快地把这批器材搬上去,那么他每次搬运的实验器材 箱.
(3)不考虑搬起、放下实验器材和下楼的时间,求他搬 运这批实验器材的最短时间是多少秒?
【回答】
【考点】功的计算;功率的计算.
【分析】(1)已知实验器材数量和质量求出总质量,然后求总重力,已知被升高的高度,即可利用W=Gh求克服重力做的功,
(2)已知总质量,可求出一箱的质量,由图可看出功率最大时所搬运的物体质量,从而可求他每次搬运的箱子数.
(3)已求出做的功,要求搬运时间最短,身体所提供的功率应最大,根据P=计算出最短时间.
【解答】解:(1)物理实验器材的总质量m=30m0=30×10kg=300kg,
则这批实验器材的总重力:G=mg=300kg×10N/kg=3000N,
实验员搬运器材至少做的功:
W=Gh=3000N×7m=2.1×104J;
(2)由图象可知,人体提供的功率最大时,每次搬运的器材质量m′=30kg,
由于一箱器材质量m0=10kg,则一次需要搬运箱数n===3;
(3)要求搬运时间最短,身体所提供的功率应最大,由图象可知最大功率P=70W.
根据P=可得最短时间:t===300s.
答:(1)该实验员至少需要做功2.1×104J;(2)3;(3)他搬运这批实验器材的最短时间为300s.
知识点:功率
题型:实验,探究题
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