Vật lí 10 Bài 16: Công suất - Hiệu suất

newt21

Cựu TMod Vật lí
Thành viên
17 Tháng tư 2022
592
1
509
126
Hà Nội
[TẶNG BẠN] TRỌN BỘ Bí kíp học tốt 08 môn
Chắc suất Đại học top - Giữ chỗ ngay!!

ĐĂNG BÀI NGAY để cùng trao đổi với các thành viên siêu nhiệt tình & dễ thương trên diễn đàn.

Bài 16: Công suất - Hiệu suất
1. Công suất:
Khái niệm công suất:
Trong sản xuất và đời sống, ngoài khả năng sinh công thì tốc độ sinh công của các máy cũng là một đại lượng được quan tâm. Đại lượng đặc trưng cho tốc độ sinh công của lực là công suất.
Công suất là đại lượng đặc trưng cho tốc độ sinh công của lực, được xác định bằng công sinh ra trong một đơn vị thời gian:
[math]P=\dfrac{A}{t}[/math]
Trong hệ SI, đơn vị của công suất là watt (kí hiệu W). [imath]1[/imath] watt là công suất của một thiết bị hoặc lực thực hiện công bằng [imath]1 J[/imath] trong thời gian [imath]1s[/imath]

Các bội số thưởng được sử dụng là [imath]kW[/imath], [imath]MW[/imath] với [imath]1 kW = 10^3W[/imath] và [imath]1 MW = 10 ^6W[/imath].

Một đơn vị thông dụng khác của công suất được sử dụng trong kĩ thuật là mã lực, kí hiệu là [imath]HP[/imath]

Mối liên hệ giữa công suất với lực tác dụng lên vật và công suất của vật
Máy bay chuyển động về phía trước là nhờ động cơ đẩy không khí ra phía sau. Lực đẩy của động cơ càng lớn, tốc độ sinh công càng cao nên máy bay chuyển động càng nhanh, công suất của động cơ càng lớn.

Giả sử một máy bay chuyển động với tốc độ [imath]v[/imath], lực do động cơ máy bay tạo ra có độ lớn là [imath]F[/imath] (lớn hơn lực cản của không khí). Trong thời gian 1, máy bay đi được một đoạn [imath]s = v_{tb}.t[/imath] với [imath]v_{tb}[/imath] là tốc độ trung bình của máy bay. Xét máy bay chuyến động thẳng và theo một chiều, độ dịch chuyển [imath]d[/imath] chính là quãng đường đi được [imath]s[/imath] của máy bay.

Khi lực [imath]\overrightarrow{F}[/imath] và độ dịch chuyển cùng hướng, công cung cấp bởi động cơ được xác định:
[math]A=F.d=F.v_{tb}.t[/math]
Từ đó, ta suy ra mối liên hệ giữa công suất trung bình với lực tác dụng lên vật và vận tốc của vật được biểu diễn bởi biểu thức:
[math]P_{tb}=\frac{A}{t}=F.v_{tb}[/math]

2. Hiệu suất:
Khái niệm hiệu suất:

Trong xe ô tô, năng lượng cung cấp cho xe (năng lượng toàn phấn) chính là năng lượng hoá học được tạo ra từ việc đốt nhiên liệu được chuyển thành cơ năng (năng lượng có ích) làm xe chuyển động. Ngoài ra còn những năng lượng mất mát dưới nhiều dạng khác nhau gọi là năng lượng hao phí.

Gọi công suất toàn phần của động cơ là [imath]P[/imath], công suất có ích là [imath]P'[/imath]

Hiệu suất của động cơ H là tỉ số giữa công suất có ích và công suất toàn phần của động cơ, đặc trưng cho hiệu quả làm việc của động cơ.
[imath]H=\dfrac{P'}{P}.100%[/imath]

Khi đó: [imath]\Delta P=P-P'[/imath] được gọi là công suất hao phí của động cơ.

Hiệu suất của động cơ còn có thể được tính theo công thức:
[math]H=\dfrac{A'}{A}.100%[/math]
với [imath]A', A[/imath] lần lượt là công có ích và công toàn phần (năng lượng toàn phần) của động cơ. Khi đó: [imath]\Delta P=P-P'[/imath] được gọi là công hao phí của động cơ.

Lưu ý: Hiệu suất của động cơ luôn nhỏ hơn 1, vì không có một máy móc nào hoạt động mà không có sự mất mát năng lượng do ma sát, nhiệt và các dạng năng lượng hao phí khác
Việc ra đời của máy móc hiện đại giúp nâng cao hiệu quả công việc do hiệu suất được nâng lên như minh hoạ trong việc nâng hàng hoá



------
Xem thêm: HỆ THỐNG MỤC LỤC CÁC BÀI VẬT LÍ 10
 
Last edited:
  • Like
Reactions: Hoàng Long AZ

newt21

Cựu TMod Vật lí
Thành viên
17 Tháng tư 2022
592
1
509
126
Hà Nội
Giải SGK:
Bài 1: Một người chạy bộ lên một đoạn dốc, người đó có khối lượng 60 kg, đi hết 4 s, độ cao của đoạn dốc này là 4,5 m. Xác định công suất của người chạy bộ (tính theo đơn vị watt và mã lực).

Lời giải:

Công có ích để người có thể di chuyển lên đỉnh dốc:

[imath]A=P.h=mgh=60.9,8.4,5=2646J[/imath]

Công suất: [imath]P=\dfrac{A}{t}=661,5W=0,89HP[/imath]

Bài 2: Một máy bơm nước đưa nước từ mặt đất lên độ cao [imath]10 m[/imath], nước được bơm với lưu lượng là 30 kg/ phút với tốc độ không đổi. Tính công suất máy bơm thực hiện để làm công việc đó theo đơn vị mã lực. Xem máy hoạt động với hiệu suất gần đúng bằng [imath]100%.[/imath]

Lời giải:

Lưu lượng: [imath]q=\dfrac{m}{t}[/imath]

Công suất thực hiện:
[imath]P=\dfrac{A}{t}=\dfrac{mgh}{t}=qgh=49W=0,066HP[/imath]

Bài 3: Một xe bán tải có khối lượng [imath]1,5[/imath] tấn, hiệu suất của xe là [imath]18%[/imath]. Tìm số lít xăng cần dùng để xe tăng tốc đều từ trạng thái nghỉ đến tốc độ [imath]15 m/s[/imath]. Biết năng lượng chứa trong [imath]3,8[/imath] lít xăng là [imath]1,3.10^8 J.[/imath]

Lời giải:

Ta có: [imath]v^2-v^2_0=2as\Leftrightarrow v^2=2as[/imath] ( do thời điểm ban đầu [imath]v_0 = 0[/imath])

Công có ích: [imath]A_{ci}=F.s=m.a.s=\dfrac{mv^2}{2}[/imath]

Hiệu suất: [imath]H=\dfrac{A_{ci}}{A_{tp}}=\dfrac{mv^2}{2.A_{tp}}\Rightarrow A_{tp}=937500J[/imath]

Số lít xăng cần sử dụng: [imath]V=\dfrac{A_{tp}}{1,3.10^8}.3,8=0,027l[/imath]
 
  • Like
Reactions: Hoàng Long AZ

newt21

Cựu TMod Vật lí
Thành viên
17 Tháng tư 2022
592
1
509
126
Hà Nội
Giải SBT:
A. Trắc nghiệm:
Bài 16.1:

[imath]kW.h[/imath] là đơn vị của
A. công.
B. công suất.
C. hiệu suất.
D. lực.

Lời giải chi tiết:

[imath]kW.h[/imath] là đơn vị của công.

[imath]1 kW.h = 3 600 000 J[/imath]

[imath]\Rightarrow[/imath] Chọn A

Bài 16.2:
Đơn vị nào sau đây không được dùng để đo công suất?

A. [imath]W[/imath]
B.[imath]J.s[/imath]
C. [imath]HP[/imath]
D. [imath]kg.m^2/s^2[/imath]

Lời giải chi tiết:

Một vài đơn vị của công suất là: [imath]W, J/s, HP (= 746 W), kg.m^2/s^2.[/imath]

[imath]\Rightarrow[/imath] Chọn B

Bài 16.3:

Phát biểu nào sau đây là không đúng khi nói về hiệu suất?

A. Hiệu suất của động cơ luôn nhỏ hơn 1.

B. Hiệu suất đặc trưng cho mức độ hiệu quả của động cơ.

C. Hiệu suất của động cơ được xác định bằng tỉ số giữa công suất có ích và công suất toàn phần của động cơ.

D. Hiệu suất được xác định bằng tỉ số giữa năng lượng đầu ra và năng lượng đầu vào.

Lời giải chi tiết:

Hiệu suất của động cơ [imath]H[/imath] là tỉ số giữa công suất có ích và công suất toàn phần của động cơ, đặc trưng cho hiệu quả làm việc của động cơ và luôn nhỏ hơn [imath]1.[/imath]

[imath]\Rightarrow[/imath] Chọn D

B. Tự luận:
Bài 16.1:

Nếu trong cùng một khoảng thời gian như nhau, công suất do hai lực sinh ra bằng nhau thì ta có thể kết luận rằng hai lực có độ lớn bằng nhau không? Giải thích.

Lời giải chi tiết:
Dựa theo biểu thức tính công [imath]A=F.d.cosθ[/imath] và công suất [imath]P=\dfrac{A}{t}=\dfrac{F.d.cos\theta }{t}[/imath], ta chỉ có thể kết luận rằng công [imath]A[/imath] do hai lực sinh ra là như nhau, chưa thể kết luận gì về độ lớn của hai lực vì còn phụ thuộc vào giá trị [imath]d[/imath] và [imath]cosθ[/imath].

Bài 16.2:
Hai động cơ xe máy đều sử dụng 1 lít xăng cùng loại, xe máy [imath]A[/imath] di chuyển được [imath]50 km[/imath] trong khi xe máy [imath]B[/imath] di chuyển được [imath]40 km[/imath]. Có thể kết luận gì về hiệu suất của động cơ xe máy [imath]A[/imath] so với xe máy [imath]B[/imath]?

Lời giải chi tiết:

Hiệu suất của động cơ xe máy [imath]A[/imath] cao hơn hiệu suất của động cơ xe máy [imath]B[/imath] vì cùng một lượng năng lượng cung cấp, quãng đường vật [imath]A[/imath] đi được là nhiều hơn chứng tỏ năng lượng có ích của vật [imath]A[/imath] là lớn hơn.

Bài 16.3:
Một người đàn ông kéo một khối gỗ với độ lớn lực là 100 N đi một đoạn đường 30 m trong thời gian 30 s. Biết lực kéo và phương dịch chuyển song song với nhau. Tìm công suất của người này khi kéo khối gỗ.

Lời giải:

Ta có: [imath]P=\dfrac{F.d}{t}=100W[/imath]

Bài 16.6:
Một thang máy có khối lượng [imath]500 kg[/imath] chuyển động đều với tốc độ [imath]4 m/s[/imath]. Tính công suất trung bình của hệ thống kéo thang máy. Lấy [imath]g = 10 m/s^2.[/imath]

Lời giải:

Lực kéo tác dụng lên thang máy: [imath]F = m.g = 5000 N.[/imath]

Công suất trung bình: [imath]P = F.v = 20000 W.[/imath]
 
  • Like
Reactions: Hoàng Long AZ
Top Bottom