Question

（2010?蘿崗區(qū)二模）圖是2008年北京殘奧會(huì)開幕式最后一棒火炬手侯斌，靠自己雙手的力量，攀爬到火炬臺(tái)底部并最終點(diǎn)燃圣火的照片，該點(diǎn)火儀式充分體現(xiàn)了殘疾人自強(qiáng)自立、拼搏向上的勇氣和精神．已知他和輪椅總質(zhì)量為80kg，攀爬高度39m，歷時(shí)約3min20s．（g取10N/kg）
（1）如果不計(jì)機(jī)械裝置的額外功，則他的平均功率多大？
（2）小明同學(xué)看到火炬手攀爬很費(fèi)勁，想到物理課上學(xué)過利用滑輪組可以省力．小明同學(xué)如果站在地面上，用如圖所示的哪個(gè)滑輪組拉起火炬手侯斌最合適，理由是什么？
（3）如果選用的滑輪組的機(jī)械效率為80%，則小明同學(xué)的拉力至少要多大？

Answer 1

分析：（1）已知人和輪椅的質(zhì)量，以及他爬的高度，根據(jù)公式W=Gh可求他做的功，已知運(yùn)動(dòng)時(shí)間t，根據(jù)公式P=

W

t

可求他的平均功率．
（2）在地面上把火炬手拉起，拉力方向應(yīng)向下且最省力，據(jù)此選擇．
（3）根據(jù)公式η=

W有

W總

=

Gh

FS

可求拉力的大小．

解答：解：（1）侯斌所做的功W=Gh=mgh=80kg×10N/kg×39m=3.12×10⁴J．
做功所用的時(shí)間t=3×60s+20s=200s
功率P=

W

t

=

3.12×104J

200s

=156W．
（2）小明同學(xué)站在地面上，拉力方向必須向下，并且最省力，動(dòng)滑輪上繩子的段數(shù)應(yīng)最多，
根據(jù)這兩點(diǎn)可判斷所選的滑輪組，由圖可知D滑輪組符合要求，應(yīng)選D．
（3）機(jī)械效率η=

W有用

W總

=

Gh

Fs

=

Gh

4Fh

=

G

4F

，
拉力F=

G

4η

=

80kg×10N/kg

4×0.8

=250N．
答：（1）他的平均功率是156W．
（2）選D滑輪組，因?yàn)槔�力方向向下且最省力�?BR>（3）小明同學(xué)的拉力至少要250N．

點(diǎn)評(píng)：本題考查功率和拉力的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)是選擇滑輪組，這也是本題的重點(diǎn)，解題過程中還要注意單位的換算．