Question

【题目】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？

Answer 1

【答案】
（1）解：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）3
（3）解：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

【解析】解：（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；
（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．