Question

【題目】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取決于所搬運物體的質量m．若要盡可能快地把這批器材搬上去，那么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？

Answer 1

【答案】
（1）解：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）3
（3）解：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

【解析】解：（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， 由于一箱器材質量m0=10kg，則一次需要搬運箱數n= = =3；
（1）已知實驗器材數量和質量求出總質量，然后求總重力，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．