如图所示,铁明同学向上跳台阶进行晨练,铁明重500N,在10s内匀速连跳12个台阶,每个台阶的高度为0.2m,在这个过程中,已知铁明克服摩擦做功为800J,求在此过程中:
(1)铁明竖直向上跳的平均速度是多大?
(2)铁明克服重力做功是多少?
(3)铁明做功的总功率是多大?
(4)铁明跳台阶的机械效率多大?
已知:h0=0.2m n=12 G=500N W额=500J t=10s
求:(1)v=?(2)W重=?(3)P=?(4)η=?
解:
(1)上升高度为h=nh0=12×0.2m=2.4m
上升的平均速度为v===0.24m/s;
(2)克服重力做的功为W重=Gh=500N×2.4m=1200J;
(3)铁明做的总功为W=W重+W额=1200J+800J=2000J,
铁明做功的总功率为P===200W;
(4)铁明跳台阶的机械效率为η=×100%=×100%=60%.
答:
(1)铁明竖直向上跳的平均速度是0.24m/s;
(2)铁明克服重力做功是1200J;
(3)铁明做功的总功率是200W;
(4)铁明跳台阶的机械效率60%.
(1)已知一级台阶的高度和总级数,可以得到上升的总高度;已知上升高度和所用时间,利用公式v=计算平均速度;
(2)已知体重和上升高度,利用公式W=Gh计算克服重力做的功;
(3)已知克服重力做的功和克服摩擦做的功,可以得到跳台阶做的总功;已知总功和所用时间,利用公式P=计算总功率;
(4)已知已知跳台阶做的总功和克服重力做的功,利用η=×100%计算机械效率.
点评:此题属于力学综合题,考查了速度、功、功率和机械效率的计算,有一定的难度.熟悉基本公式,能够根据需要灵活选择公式或进行公式变形,是解决此类问题的关键.