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