24.2. а) Что означает фраза: «КПД идеального устройства равен 100%»?
Вся полученная устройством теплота идет на совершение работы
б) Каковы приблизительные значения КПД двигателей внутреннего сгорания?
20 – 30%
в) Что означает фраза: «КПД паровой турбины примерно равен 30%»?
На совершение работы идет лишь 30% всей полученной турбиной энергией
24.3. Трактор двигался с постоянной скоростью, развивая мощность N = 60 кВт. При этом за t = 15 мин работы им было истрачено m = 4 кг топлива. Удельная теплота сгорания топлива составляет q = 43000 кДж/кг. Определите КПД теплового двигателя трактора (в % с точностью до целых).
24.4. Снегоход, двигаясь равномерно, развивает мощность 18 кВт, сжигая при этом за четверть часа 2 кг топлива. Удельная теплота сгорания топлива 42000 кДж/кг. Определите КПД теплового двигателя снегохода. Ответ (в %) округлите до целых.
24.5. Мотоцикл, двигаясь равномерно, развивает мощность 13 кВт, сжигая за каждые 10 мин 400 г бензина. Определите КПД двигателя внутреннего сгорания мотоцикла (в %). Ответ округлите до целых. Недостающие данные найдите в таблице 2 учебника.
24.6. Представьте в виде диаграммы значения КПД тепловых двигателей трактора, снегохода и мотоцикла, полученные при решении задач 24.3 – 24.5.
548. Выразите в ваттах следующие мощности: 8 кВт; 6,4 кВт; 0,3 кВт; 0,07 МВт; 0,005 МВт.
549. Водопад высотой 10 м дает в минуту 2400 л воды. Какую работу совершает за минуту сила тяжести, действующая на воду?
550. Какую работу совершает двигатель мотоцикла мощностью 200 кВт за 30 мин?
551. Элеватор поднимает в час 720 000 кг зерна на высоту 25 м. Определите необходимую для этого мощность элеватора.
552. В шахте на глубине 100 м каждую минуту прибывает 4,5 м3 воды. Какой мощности потребуется насос для откачки этой воды на поверхность?
553. Электромобиль мощностью в 29,4 кВт перевез груз за 20 мин. Какую работу совершил автомобиль?
554. Дирижабль с 4моторами по 73,6 кВт каждый движется в воздухе со скоростью 120 км/час. Какова сила сопротивления воздуха движению дирижабля?
555. Человека массой 68 кг вытаскивают из ямы с помощью лошади со скоростью 4 км/ч. Определите мощность лошади.
556. Вода падает в турбину Днепровской гидроэлектростанции с высоты 37,5 м. Расход воды в турбине 200 м3 /с. Какова мощность турбины?
557. Определите мощность двигателя, который равномерно поднимает груз массой 5 кг на высоту 0,6 м за 2 с.
558. Турист при равномерной ходьбе в течение трех часов делает 15 000 шагов и за каждый шаг совершает 30 Дж работы. Определите мощность туриста.
559. Штангист поднимает штангу массой 140 кг на высоту 80 см за 0,4 с. Какова его мощность?
560. С обрыва высотой 25 м за 15 мин падает 750 т воды. Какова мощность падающей воды?
561. Моторная лодка развивает скорость 102 км/ч, при этом ее сила тяги равна 300 Н. Определите мощность двигателя моторки.
562. Какова сила тяги тепловоза мощностью 4200 кВт при скорости 90 км/ч?
563. Двигатель электромобильчика имеет максимальную мощность 880 Вт. Определите силу сопротивления при скорости 10 м/с.
564. Растягивающей силой 10 кН удлинили стальной стержень на 2 мм. Какая при этом совершена работа?
566. Человек массой 75 кг, взбегая по лестнице, поднимается на высоту 12 м в течение 0,25 мин. Определить развиваемую при этом мощность.
567. Паровоз, развивая мощность 590 кВт, проходит в течение 20 с 0,3 км, двигаясь равномерно. Определите силу тяги паровоза.
568. Масса черпака с углем равна 0,3 т, Определите мощность двигателя подъемного крана, если за 5 с черпак поднимается на высоту 15 м.
569. Определите работу, совершаемую двигателем мощностью 100 кВт в течение 1 часа.
570. Мощный башенный кран может поднять груз весом 5 т. Если для подъема груза двигатель крана развивает мощность 30 кВт, то в течение какого времени груз будет поднят на высоту 20 м?
571. Из скважины глубиной 200 м нужно выкачать 150 м3 воды. Мощность насоса 14,7 кВт. За какое время насос справится с этой работой?
572. Лебедка поднимает кирпичи на высоту 20 м. За 8 часов непрерывной работы она подняла 250 т кирпича. Вычислите мощность лебедки.
573. Электровоз равномерно тянет поезд массой 400 т на подъеме длиной 500 м и повышении пути на 1м. Какова сила тяги электровоза, если сила сопротивления движению равна 11,8 кН?
574. Для откачивания воды из водяного пласта на глубине 250 м пользуются двигателем мощностью 120 л.с. (1 л.с. = 735,5 Вт). За какое время двигатель откачает 54 м3 воды?
575. Под поршнем площадью 0,02 м2 находится воздух, давление которого равно 105 Па. Нагреваясь, воздух расширяется и приподнимает поршень на 10см. Какую работу производит воздух при расширении?
Самостоятельная работа по физике Мощность 10 класс
Вариант 1
1. Тело массой 2 кг свободно падает с высоты 20 м. Какую среднюю мощность при этом развивает сила тяжести?
2. Определите мгновенную мощность в конце пятой секунды движения для материальной точки, движущейся из состояния покоя вдоль прямой с ускорением 0,1 м/с 2 под действием постоянной силы 2 Н.
Вариант 2
1. Человек массой 70 кг поднялся пешком на высоту 20 м за 40 с. Определите среднюю мощность, развиваемую человеком.
2. Определите мгновенную мощность в конце десятой секунды для материальной точки, движущейся из состояния покоя вдоль прямой с ускорением 0,5 м/с 2 под действием постоянной силы 5 Н.
Вариант 3
1. Мощность мотоцикла при равномерном прямолинейном движении со скоростью 30 м/с равна 10 500 Вт. Определите силу тяги двигателя мотоцикла.
2. Тело массой 200 г движется из состояния покоя вдоль прямой под действием силы 3 Н. Определите развиваемую мощность для момента времени 0,1 с от начала движения.
Вариант 4
1. Мощность двигателей самолёта при равномерном прямолинейном движении со скоростью 600 м/ с равна 30 МВт. Определите силу тяги двигателей.
Вариант 5
1. Первая тележка при мощности 30 Вт развивает скорость 4 м/с, вторая тележка при мощности 40 Вт развивает скорость 8 м/с. Какой будет скорость тележек, если их соединить вместе?
2. Материальная точка массой 100 г движется согласно уравнению х = −2 + 4t − t 2 [м]. Определите развиваемую мощность в конце второй секунды от начала движения.
Ответы на самостоятельную работа по физике Мощность 10 класс
Вариант 1
1. 200 Вт
2. 1 Вт
Вариант 2
1. 350 Вт
2. 25 Вт
Вариант 3
1. 350 Н
2. 4,5 Вт
Вариант 4
1. 50 кН
2. 500 г
Вариант 5
1. 5,6 м/с
2. 0
Работа, мощность, энергия
Двое ухватились за веревку и тянут ее в разные стороны. Один из них перетянул. Означает ли это, что он прилагает к веревке большую силу, нежели другой? Сравните работы, совершаемые силами, приложенными к веревке.
Силы одинаковы по величине; работы тоже одинаковы по величине, но противоположны по знаку, так как в одном случае направления силы, действующей на веревку и ее перемещения совпадают, а в другом случае — противоположны.
Чему равна работа А по подъему цепи, взятой за один конец и лежащей на плоскости, на высоту, равную ее длине? Длина цепи l = 2 м, масса m = 5 кг.
Оконная шторка массой М = 1 кг и длиной l = 2 м свертывается на тонкий валик наверху окна. Какая при этом совершается работа? Трением пренебречь.
Гибкий резиновый шланг длиной l висит так, что один из его концов находится на 1/3 l ниже другого. В шланг налито максимально возможное количество воды; ее плотность равна ρ. Какую минимальную работу нужно совершить, чтобы вылить воду из шланга, поднимая его за нижний конец и удерживая верхний конец на неизменной высоте? Внутренний диаметр шланга d. Массой шланга пренебречь. Радиус закругления шланга в изгибе много меньше l.
Цепь массой М и длиной l лежит у границы двух соприкасающихся полуплоскостей из разных материалов.
Какую работу надо совершить, чтобы передвинуть цепь на вторую полуплоскость? Коэффициенты трения полуплоскостей с цепью соответственно равны k1 и k2. Решить задачу также графически.
Мотор с полезной мощностью 15 кВт, установленный на автомобиле, может сообщить ему при движении по горизонтальному участку дороги скорость 90 км/ч. Тот же мотор, установленный на моторной лодке, обеспечивает ей скорость не выше 15 км/ч. Определить силу сопротивления Fc движению автомобиля и моторной лодки при заданных скоростях.
Трамвай массой М проходит по улице, поднимающейся вверх под углом α к горизонту с определенной скоростью. На горизонтальном участке пути он может с той же скоростью идти с прицепным вагоном массой М1. Как велика масса М1, если коэффициент трения качения колес равен k? Мощность двигателя постоянна.
.
Локомотив, работая с постоянной мощностью, может вести поезд массой М = 2000 т вверх по уклону α1 = 0,005 со скоростью v1 = 30 км/ч или по уклону α2 = 0,0025 со скоростью v2 = 40 км/ч. Определить величину силы сопротивления Fc, считая ее постоянной.
Пуля, летящая с определенной скоростью, углубляется в стенку на расстояние l1 = 10 см. На какое расстояние l2 углубляется в ту же стенку пуля, которая будет иметь скорость вдвое большую?
Пуля, летящая со скоростью v0, пробивает несколько одинаковых досок, расположенных на некотором расстоянии друг от друга. В какой по счету доске застрянет пуля, если ее скорость после прохождения первой доски равна v1 = 0,83 v0?
Пуля застрянет в 4-й доске.
Какую работу надо совершить, чтобы заставить поезд массой М = 800 т: а) увеличить свою скорость от v1 = 36 км/ч до v2 = 54 км/ч; б) остановиться при начальной скорости v3 = 72 км/ч? Сопротивлением пренебречь.
Автомобиль массой М = 2000 кг трогается с места и идет в гору, наклон которой α = 0,02. Пройдя расстояние s = 100 м, он развивает скорость v = 32,4 км/ч. Коэффициент сопротивления к = 0,05. Определить среднюю мощность, развиваемую двигателем автомобиля.
Ракета массой М с работающим двигателем неподвижно «зависла» над Землей. Скорость вытекающих из ракеты газов u. Определить мощность двигателя.
В каком случае двигатель автомобиля должен совершить большую работу: для разгона с места до скорости 27 км/ч или на увеличение скорости от 27 до 54 км/ч? Силу сопротивления и время разгона в обоих случаях считать одинаковыми.
Камень массой m = 200 г брошен с горизонтальной поверхности под углом к горизонту и упал на нее обратно на расстоянии s = 5 м через t = 1,2 с. Найти работу бросания. Сопротивлением воздуха пренебречь.
Определить работу, которую нужно произвести для того, чтобы сжать пружину на х = 10 см, если для сжатия ее на х0 = 1 см необходима сила F0 = 100 Н.
Вагон массой М = 2*10 4 кг, двигаясь со скоростью v = 0,5 м/с, ударяется в два неподвижных пружинных буфера. Найти наибольшее сжатие буферов х, если буфер сжимается на 1 см при действии силы 5*10 4 Н. Трением пренебречь.
Действуя постоянной силой F = 200 Н, поднимают груз массой М = 10 кг на высоту h = 10 м. Какую работу А совершает сила F? Какой потенциальной энергией U будет обладать поднятый груз?
A = 2·10 3 Дж, U = 10 3 Дж.
Лифт массой М = 1000 кг равноускоренно поднимался лебедкой. На некотором отрезке пути длиной l = 1 м лифт двигался со средней скоростью vср = 5 м/с и его скорость возросла на Δv = 0,5 м/с. Какую работу совершила сила, перемещающая лифт на указанном отрезке его пути?
Некоторая сила толкает тело массой m = 16 кг вверх по наклонной плоскости длиной l = 3,1 м и с наклоном α = 30° к горизонту.
1. Скорость тела у основания наклонной плоскости была v0 = 0,6 м/с, а у ее верхнего края v1 = 3,1 м/с. Чему равна работа, произведенная силой? Трения нет.
2. Чему равна работа той же силы и какова будет кинетическая энергия тела в верхней точке наклонной плоскости, если есть трение и коэффициент трения k = 0,1?
Сила направлена вдоль наклонной плоскости.
Грузовой автомобиль массой М = 6*10 3 кг въезжает на паром, привязанный к берегу двумя канатами, со скоростью v = 18 км/ч. Въехав на паром, автомобиль остановился, пройдя при торможении путь s = 10 м. Определить суммарную силу натяжения канатов.
Автомобиль, шедший со скоростью v = 54 км/ч, при резком торможении стал двигаться «юзом» (заторможенные колеса не вращаются, скользят по дороге). Определить ускорение a и путь s, который пройдет автомобиль, если коэффициент трения скольжения колес об асфальт: а) в сырую погоду k1 = 0,3; б) в сухую k2 = 0,7.
Автомобиль с полностью включенными тормозами (колеса не вращаются) может удержаться на склоне горы с уклоном до 23°. Каков тормозной путь автомобиля s при торможении на горизонтальной дороге при скорости движения 10 м/с? Коэффициент сцепления колес с грунтом на склоне горы и на дороге одинаков.
Сани с грузом массой М = 120 кг скатываются по уклону горы под углом к горизонту α = 14°. Длина спуска l = 60 м. Коэффициент трения скольжения саней k = 0,14. Определить: а) ускорение a1 саней при движении с горы; б) скорость v в конце спуска; в) время спуска t1; г) кинетическую энергию Т1; д) какое расстояние s прокатятся сани после спуска по горизонтали; е) сколько времени t2 продолжается движение по горизонтали; ж) ускорение a2 при движении по горизонтальному участку пути.
Тело скользит вниз по наклонной плоскости. Угол наклона плоскости к горизонту α = 20°, длина ее l = 4 м, коэффициент трения тела о плоскость k = 0,2. С какой скоростью v будет двигаться тело в момент перехода с наклонной плоскости на горизонтальную поверхность?
Два автомобиля одновременно трогаются с места и движутся равноускоренно. Массы автомобилей одинаковы. Во сколько раз средняя мощность двигателя первого автомобиля больше средней мощности второго, если за одно и то же время первый автомобиль развивает скорость вдвое большую, чем второй? Сопротивлением движению пренебречь.
Самолет для взлета должен иметь скорость v = 25 м/с. Длина пробега перед взлетом s = 100 м. Какова мощность моторов, если масса самолета m = 1000 кг и коэффициент сопротивления k = 0,02? Считать движение самолета при взлете равноускоренным.
Поезд массой М = 5*10 5 кг поднимается со скоростью 30 км/ч в гору с уклоном 10 м на километр. Коэффициент сопротивления k = 0,002. Определить мощность, развиваемую тепловозом.
Разогнавшись, конькобежец некоторое время движется по горизонтальной ледяной дорожке равномерно. Затем, перестав отталкиваться, он, двигаясь равнозамедленно, проезжает до остановки путь s = 60 м в течение t = 25 с. Масса конькобежца m = 50 кг. Определить: а) коэффициент трения; б) мощность, затрачиваемую конькобежцем при равномерном движении.
Тепловоз тянет поезд, общая масса которого m равна 2000 т. Принимая, что мощность тепловоза N постоянна и равна 1800 кВт и что коэффициент сопротивления k = 0,005, определить: а) ускорения поезда a в те моменты, когда скорость поезда v1 = 4 м/с и когда скорость поезда v2 = 12 м/с; б) максимальную скорость vмакс поезда.
Шкив радиусом R делает n оборотов в секунду, передавая ремнем мощность N. Найти силу натяжения Т ремня, идущего без скольжения.
Горный ручей с сечением потока S образует водопад высотой h. Скорость течения воды в ручье v. Найти мощность водопада.
.
Уклон участка шоссе равен 0,05. Спускаясь под уклон при выключенном двигателе, автомобиль движется равномерно со скоростью v = 60 км/ч. Какова должна быть мощность двигателя автомобиля, чтобы он мог подниматься на такой же подъем с той же скоростью? Масса автомобиля m = 1,5 т.
Грузовики, снабженные двигателями мощностью N1 и N2, развивают скорости соответственно v1 и v2. Какова будет скорость грузовиков, если их соединить тросом?
.
Аэросани движутся вверх по слабому подъему с установившейся скоростью v1 = 20 м/с; если они движутся в обратном направлении, т. е. под уклон, то при той же мощности двигателя устанавливается скорость v2 = 30 м/с. Какая скорость v установится при той же мощности двигателя во время движения по горизонтальному пути?
Поезд массой m = 500 т шел равномерно по горизонтальному пути. От поезда оторвался задний вагон массой m1 = 20 т. Проехав после этого s = 240 м, машинист прекратил доступ пара в машину. На каком расстоянии l друг от друга остановятся оторвавшийся вагон и остальной состав поезда? Предполагается, что сила тяги при работе машины постоянна, а сопротивление движению поезда и вагона пропорционально их массам.
Найти работу, которую необходимо совершить, чтобы втащить тело массой m = 50 кг на горку произвольного профиля по плоской траектории из точки А в точку В, расстояние между которыми по горизонтали l = 10 м, а по вертикали h = 10 м. Коэффициент трения между телом и горкой всюду одинаков и равен k = 0,1. Профиль горки такой,что касательная к нему в любой точке составляет острый угол с горизонтом. Сила, приложенная к телу, всюду действует по касательной к траектории его перемещения.
Мощность. Единицы мощности
Решебник к сборнику задач по физике для 7- 9 классов, Перышкин А.В.
547. Выразите в киловаттах и мегаваттах следующие мощности: 5300 Вт; 700 Вт; 2 Вт; 10 000 Вт.
548. Выразите в ваттах следующие мощности: 8 кВт; 6,4 кВт; 0,3 кВт; 0,07 МВт; 0,005 МВт.
549. Водопад высотой 10 м дает в минуту 2400 л воды. Какую работу совершает за минуту сила тяжести, действующая на воду?
550. Какую работу совершает двигатель мотоцикла мощностью 200 кВт за 30 мин?
551. Элеватор поднимает в час 720 000 кг зерна на высоту 25 м. Определите необходимую для этого мощность элеватора.
552. В шахте на глубине 100 м каждую минуту прибывает 4,5 м3 воды. Какой мощности потребуется насос для откачки этой воды на поверхность?
553. Электромобиль мощностью в 29,4 кВт перевез груз за 20 мин. Какую работу совершил автомобиль?
555. Человека массой 68 кг вытаскивают из ямы с помощью лошади со скоростью 4 км/ч. Определите мощность лошади.
556. Вода падает в турбину Днепровской гидроэлектростанции с высоты 37,5 м. Расход воды в турбине 200 м3 /с. Какова мощность турбины?
557. Определите мощность двигателя, который равномерно поднимает груз массой 5 кг на высоту 0,6 м за 2 с.
558. Турист при равномерной ходьбе в течение трех часов делает 15 000 шагов и за каждый шаг совершает 30 Дж работы. Определите мощность туриста.
559. Штангист поднимает штангу массой 140 кг на высоту 80 см за 0,4 с. Какова его мощность?
560. С обрыва высотой 25 м за 15 мин падает 750 т воды. Какова мощность падающей воды?
561. Моторная лодка развивает скорость 102 км/ч, при этом ее сила тяги равна 300 Н. Определите мощность двигателя моторки.
562. Какова сила тяги тепловоза мощностью 4200 кВт при скорости 90 км/ч?
563. Двигатель электромобильчика имеет максимальную мощность 880 Вт. Определите силу сопротивления при скорости 10 м/с.
564. Растягивающей силой 10 кН удлинили стальной стержень на 2 мм. Какая при этом совершена работа?
566. Человек массой 75 кг, взбегая по лестнице, поднимается на высоту 12 м в течение 0,25 мин. Определить развиваемую при этом мощность.
567. Паровоз, развивая мощность 590 кВт, проходит в течение 20 с 0,3 км, двигаясь равномерно. Определите силу тяги паровоза.
568. Масса черпака с углем равна 0,3 т, Определите мощность двигателя подъемного крана, если за 5 с черпак поднимается на высоту 15 м.
569. Определите работу, совершаемую двигателем мощностью 100 кВт в течение 1 часа.
570. Мощный башенный кран может поднять груз весом 5 т. Если для подъема груза двигатель крана развивает мощность 30 кВт, то в течение какого времени груз будет поднят на высоту 20 м?
571. Из скважины глубиной 200 м нужно выкачать 150 м3 воды. Мощность насоса 14,7 кВт. За какое время насос справится с этой работой?
572. Лебедка поднимает кирпичи на высоту 20 м. За 8 часов непрерывной работы она подняла 250 т кирпича. Вычислите мощность лебедки.
573. Электровоз равномерно тянет поезд массой 400 т на подъеме длиной 500 м и повышении пути на 1м. Какова сила тяги электровоза, если сила сопротивления движению равна 11,8 кН?
574. Для откачивания воды из водяного пласта на глубине 250 м пользуются двигателем мощностью 120 л.с. (1 л.с. = 735,5 Вт). За какое время двигатель откачает 54 м3 воды?
575. Под поршнем площадью 0,02 м2 находится воздух, давление которого равно 105 Па. Нагреваясь, воздух расширяется и приподнимает поршень на 10см. Какую работу производит воздух при расширении?
