Question

重力燈是英國的里弗斯設計的一款概念環保燈，如圖所示．設計師為這款燈找到了“可再生能源”，它就是通過一定的裝置將重力勢能轉化為電能．已知重物質量為20千克，每次被舉高2米，LED燈的額定功率為1瓦．（g取10牛/千克）
（1）重物每被舉高一次，人至少對重物做多少焦的功？
（2）重物重力做的功有50%轉化為電能，每舉高一次重物能使該燈正常照明多長時間？

Answer 1

【答案】分析：（1）在舉高的過程中，人對重物做的功其實就是克服重物的重力做功，已知質量可以計算出重物的重力，又知舉高的高度，根據W=Gh計算做的功；
（2）根據重物重力做的功與電能之間的關系得到電能的大小，又知LED燈的功率，利用P=變形計算時間．
解答：解：（1）重物的重力為：
G=mg=20kg×10N/kg=200N，
∵W=FS
∴人對重物做的功：
W=FS=Gh=200N×2m=400J；
（2）∵η=
∴重物重力做的功轉化的電能為：
W_電=Wη=400J×50%=200J，
∵P=
∴每舉高一次重物能使該燈正常照明的時間：
t===200s．
答：（1）重物每被舉高一次，人至少對重物做400的功；
（2）每舉高一次重物能使該燈正常照明200s．
點評：本題考查功的計算、電功率與電能、時間的關系，屬于常見題型，熟練掌握相關的公式是解題的關鍵．