题文

学校进行实验室仪器升级工程，买了30套总质量为300 kg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7 m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数N应为多少？ （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？

题型：问答题  难度：中档

答案

（1）实验员搬运器材至少做的功： W=Gh=mgh=300kg×10N/kg×7m=2.1×104J； （2）由图象知，最大功率为70W时，提升重物质量为30kg， ∵一箱质量： m′= 300kg 30 =10kg， ∴一次搬运3箱； （3）要求搬运时间最短，身体所提供的功率应最大，即P=70W． ∵P= W t ， ∴t= W P = 2.1×104J 70W =300s． 答：（1）该实验员至少需要做功2.1×104J； （2）他每次搬运的箱子数应为3个； （3）他搬运这批实验器材的最短时间为300s．

据专家权威分析，试题“学校进行实验室仪器升级工程，买了30套总质量为300kg的物理实验器..”主要考查你对  功的计算，功率的计算  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

功的计算功率的计算

考点名称：功的计算

• 功的计算公式：
  功（W）等于力（F）跟物体在力的方向上通过的距离（s）的乘积。（功=力×距离），W=FS。
  
  单位：
  国际单位制中，力的单位是N，距离的单位是m，功的单位是N·m，它有一个专用名称叫做焦耳，简称焦，用符号J表示，1J=1N·m。

• 在利用该公式进行计算时的注意点：
  (1)力与物体移动的距离在方向上必须一致；
  
  (2)力与物体移动的距离必须对应于同一物体；
  
  (3)力与物体移动的距离必须对应于同一段时间。
  

考点名称：功率的计算

• 功率的计算公式：
  （1）P=W/t，其中P代表功率，单位为W，W代表功，单位为J；t代表时间，单位为s。
  （2）因为P=W/t，W=Fs，v=s/t，所以P=W/t=Fs/t=Fv，P=Fv是功率的又一表达式。

• 公式法计算功率：
       运用时一定要注意三个量的对应关系。“W”一定是对应“t”完成的，不能张冠李戴。单位要统一，P、W、t的单位分别为瓦、焦、秒。
  例1 如图所示，铁明同学向上跳台阶进行晨练，铁明重500N，在10s内匀速连跳12个台阶，每个台阶的高度为0．2m。在这个过程中，已知铁明克服摩擦做功为2800J，求出此过程中：
  
  (1)铁明竖直向上跳的平均速率多大?
  (2)铁明克服重力做功是多少?
  (3)铁明做功的总功率多大?
  解析：竖直向上跳的平均速度可以通过向上跳的总高度与所用时间利用速度公式求出，克服重力做功等于重力与高度的乘积，即，总功率可以通过所做的总功和时间利用功率公式求得。
  （1）0.24m/s
  （2）
  （3）
  
  例2在打捞海底沉船时，常用水下机器人潜入水下打捞船上物品，已知ρ_海水=1．03×10³kg／m³。
  (1)机器人在水下70m处受到海水产生的压强是多大?
  (2)某时刻机器人在水下用竖直向上的力举着体积为0.02m³，密度为2.7×10³kg/m³的物体静止不动，求该力的大小。
  (3)若机器人在水下运动时，所受海水阻力与速度的关系如图所示，求机器人在水下以0．5m／s的水平速度匀速运动时，机器人水平推进力的功率。
  
  解析：（1）由液体压强公式得，，