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精英家教网如图所示,是2008北京残奥会开幕式最后一棒火炬手侯斌,靠自己双手的力量,攀爬到火炬台底部并最终点燃圣火的照片,该点火仪式充分体现了残疾人自强自立、拼搏向上的勇气和精神.已知他和轮椅总质量为80kg,攀爬高度39m,历时约3min20s.
(1)如果不计机械装置的额外功,求他的平均功率多大?
(2)小明同学看到火炬手攀爬很费劲,想到物理课上学过利用滑轮组可以省力.小明同学如果站在地面上,用如图所示的哪个滑轮组拉起火炬手侯斌最合适,理由是什么?如果该滑轮组机械效率为80%,求小明同学的拉力至少要多大?(g取10N/kg)
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分析:(1)已知人和轮椅的质量,以及他爬的高度,根据公式W=Gh可求他做的功,还知道所用的时间,根据公式P=
W
t
可求他的平均功率.
(2)因为小明同学站在地面上,所以拉力方向必须向下,并且最省力,也就是说动滑轮上绳子的段数最多,根据这两点可判断所选的滑轮组.根据公式η=
W有用
W
=
Gh
FS
可求拉力的大小.
解答:解:(1)他和轮椅总重力G=mg=80kg×10N/kg=800N,
他的平均功率P=
W
t
=
Gh
t
=
800N×39m
200s
=156W.
答:他的平均功率为156W.
(2)D滑轮组最合适.因为拉力方向向下且更省力.      
∵η=
W有用
W
=
Gh
FS
=
Gh
4Fh
=
G
4F

∴拉力F=
G
=
800N
4×80%
=250N.
答:小明同学的拉力至少要250N.
点评:本题考查功率和拉力的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是选择滑轮组,这也是本题的重点,解题过程中还要注意单位的换算.
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