Question

如圖所示，是2008北京殘奧會開幕式最后一棒火炬手侯斌，靠自己雙手的力量，攀爬到火炬臺底部并最終點燃圣火的照片，該點火儀式充分體現了殘疾人自強自立、拼搏向上的勇氣和精神．已知他和輪椅總質量為80kg，攀爬高度39m，歷時約3min20s．
（1）如果不計機械裝置的額外功，求他的平均功率多大？
（2）小明同學看到火炬手攀爬很費勁，想到物理課上學過利用滑輪組可以省力．小明同學如果站在地面上，用如圖所示的哪個滑輪組拉起火炬手侯斌最合適，理由是什么？如果該滑輪組機械效率為80%，求小明同學的拉力至少要多大？（g取10N/kg）

Answer 1

分析：（1）已知人和輪椅的質量，以及他爬的高度，根據公式W=Gh可求他做的功，還知道所用的時間，根據公式P=

W

t

可求他的平均功率．
（2）因為小明同學站在地面上，所以拉力方向必須向下，并且最省力，也就是說動滑輪上繩子的段數最多，根據這兩點可判斷所選的滑輪組．根據公式η=

W有用

W總

=

Gh

FS

可求拉力的大小．

解答：解：（1）他和輪椅總重力G=mg=80kg×10N/kg=800N，
他的平均功率P=

W

t

=

Gh

t

=

800N×39m

200s

=156W．
答：他的平均功率為156W．
（2）D滑輪組最合適．因為拉力方向向下且更省力．      
∵η=

W有用

W總

=

Gh

FS

=

Gh

4Fh

=

G

4F

，
∴拉力F=

G

4η

=

800N

4×80%

=250N．
答：小明同學的拉力至少要250N．

點評：本題考查功率和拉力的計算，關鍵是公式及其變形的靈活運用，難點是選擇滑輪組，這也是本題的重點，解題過程中還要注意單位的換算．