Question

12．如圖1所示，是2008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)底并最終點(diǎn)燃圣火的照片，該點(diǎn)火儀式體現(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200s．

（1）如果不計(jì)機(jī)械裝置的額外功，求他的平均功率多大？
（2）小明同學(xué)看到火炬手攀爬很費(fèi)勁，想用物理課上學(xué)過的滑輪組可以省力的方法，將火炬手拉上去．若小明同學(xué)如果站在地面上，用如圖2所示的哪個(gè)滑輪組拉起火炬手最合適，理由是什么？如果該滑輪組機(jī)械效率為80%，求小明同學(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，還知道所用的時(shí)間，根據(jù)公式P=$\frac{W}{t}$可求他的平均功率．
（2）因?yàn)樾∶魍瑢W(xué)站在地面上，所以拉力方向必須向下，并且最省力，也就是說動(dòng)滑輪上繩子的段數(shù)最多，根據(jù)這兩點(diǎn)可判斷所選的滑輪組．根據(jù)公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$可求拉力的大�。�

解答 解：（1）他和輪椅總重力G=mg=80kg×10N/kg=800N，
他的平均功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Gh}{t}$=$\frac{800N×39m}{200s}$=156W．
（2）D滑輪組最合適．因?yàn)槔�力方向向下且更省力�?nbsp;     
因?yàn)棣?$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{4Fh}$=$\frac{G}{4F}$，
所以拉力F=$\frac{G}{4η}$=$\frac{800N}{4×80%}$=250N．
答：（1）他的平均功率為156W．
（2）D滑輪組最合適．因?yàn)槔�力方向向下且更省力；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．