Question

學(xué)校進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室儀器升級(jí)工程，買了30套總質(zhì)量為300 kg的物理實(shí)驗(yàn)器材，每套器材一箱．某實(shí)驗(yàn)員需要把這批實(shí)驗(yàn)器材搬運(yùn)到7 m高的物理實(shí)驗(yàn)室．
（1）實(shí)驗(yàn)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(shè)他身體可以提供的功率P取決于所搬運(yùn)物體的質(zhì)量m．若要盡可能快地把這批器材搬上去，那么他每次搬運(yùn)的實(shí)驗(yàn)器材箱數(shù)N應(yīng)為多少？
（3）不考慮搬起、放下實(shí)驗(yàn)器材和下樓的時(shí)間，求他搬運(yùn)這批實(shí)驗(yàn)器材的最短時(shí)間是多少秒？

Answer 1

（1）實(shí)驗(yàn)員搬運(yùn)器材至少做的功：
W=Gh=mgh=300kg×10N/kg×7m=2.1×10⁴J；
（2）由圖象知，最大功率為70W時(shí)，提升重物質(zhì)量為30kg，
∵一箱質(zhì)量：
m′=

300kg

30

=10kg，
∴一次搬運(yùn)3箱；
（3）要求搬運(yùn)時(shí)間最短，身體所提供的功率應(yīng)最大，即P=70W．
∵P=

W

t

，
∴t=

W

P

=

2.1×104J

70W

=300s．
答：（1）該實(shí)驗(yàn)員至少需要做功2.1×10⁴J；
（2）他每次搬運(yùn)的箱子數(shù)應(yīng)為3個(gè)；
（3）他搬運(yùn)這批實(shí)驗(yàn)器材的最短時(shí)間為300s．