Question

重力灯是英国的里弗斯设计的一款概念环保灯，如图所示．设计师为这款灯找到了“可再生能源”，它就是通过一定的装置将重力势能转化为电能．已知重物质量为20千克，每次被举高2米，LED灯的额定功率为1瓦．（g取10牛/千克）
（1）重物每被举高一次，人至少对重物做多少焦的功？
（2）重物重力做的功有50%转化为电能，每举高一次重物能使该灯正常照明多长时间？

Answer

（1）在举高的过程中，人对重物做的功其实就是克服重物的重力做功，已知质量可以计算出重物的重力，又知举高的高度，根据W=Gh计算做的功；
（2）根据重物重力做的功与电能之间的关系得到电能的大小，又知LED灯的功率，利用P=变形计算时间．
【解析】
（1）重物的重力为：
G=mg=20kg×10N/kg=200N，
∵W=FS
∴人对重物做的功：
W=FS=Gh=200N×2m=400J；
（2）∵η=
∴重物重力做的功转化的电能为：
W电=Wη=400J×50%=200J，
∵P=
∴每举高一次重物能使该灯正常照明的时间：
t===200s．
答：（1）重物每被举高一次，人至少对重物做400的功；
（2）每举高一次重物能使该灯正常照明200s．