题目内容

在2008年四川汶川大地震抗震救灾活动中,为转移被困群众动用了直升飞机.设被救人员的质量m=80 kg,所用吊绳的拉力最大值Fm=1 200 N,所用电动机的最大输出功率为Pm=12 kW,为尽快吊起被困群众,操作人员采取的办法是,先让吊绳以最大的拉力工作一段时间,而后电动机又以最大功率工作,被救人员上升h=90 m时恰好达到最大速度(g取10 m/s2),试求:

(1)被救人员刚到达机舱时的速度;

(2)这一过程所用的时间.

解析:(1)第一阶段绳以最大拉力拉着被救人员匀加速上升,当电动机达到最大功率时,功率保持不变,被救人员变加速上升,速度增大,拉力减小,当拉力与重力相等时速度达到最大.由PmFTvmmgvmvm m/s=15 m/s

(2)a1 m/s2=5 m/s2

匀加速阶段的末速度v1 m/s=10 m/s,时间t1 s=2 s

上升的高度h1t1×2 m=10 m

对于以最大功率上升过程,由动能定理得:Pmt2mg(hh1)=mvmv

代入数据解得t2=5.75 s,所以此过程所用总时间为tt1t2=(2+5.75) s=7.75 s.

答案:(1)15 m/s (2)7.75 s

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