Какое соотношение между полезной и затраченной работой

                                             Итоговый тест по физике 8 класс

        Вариант №1

                                                    Часть №1

1.Тепловоз детской железной дороги тянет за собой состав. Вагоны покоятся относительно:

1. пола                                            3) тепловоза
2. рельсов                                       4) играющего в железную  дорогу мальчика

2.Силу тяжести книги, лежащей на столе, уравновешивает

1.   сила упругости
2.   сила трения
3.   вес книги
4.   сила притяжения к Земле

3.Какое соотношение между полезной и затраченной работой справедливо для реальных простых механизмов?

1.  Ап  = Аз
2.  Ап = Аз = 0
3. Ап з
4. Ап > Аз  

4.В каком агрегатном состоянии плотность воды наибольшая?

1. в жидком                                                   3) в газообразном
2.  в твёрдом                                                  4) одинакова

5.На какую предельную высоту можно поднять нефть поршневым насосом?

Плотность нефти 750 кг/м3 , атмосферное давление 100кПа, g = 10 Н/кг

1. 13,3 м            2)   10,3 м                 3) 9,8 м               4) 12,6 м

6.Как называют количество тепла, которое необходимо для нагревания вещества массой 1 кг на 1°С?

1) теплопередачей

2) удельной теплоемкостью этого вещества

3) изменением внутренней энергии

4) теплопроводностью

7.Чем отличаются друг от друга молекулы льда, воды и водяного пара?

1.  размерами
2.  состоят из разных атомов
3.  ничем не отличаются
4.  невозможно ответить на этот вопрос

8.Сухой и влажный термометры психрометра показывают одинаковую температуру. Это значит, что

1.  психрометр сломан
2.  относительная влажность воздуха 0%
3.  относительная влажность воздуха 50 %
4.  относительная влажность воздуха 100%

9.К положительно заряженному электроскопу стали подносить с достаточно большого расстояния отрицательно заряженную палочку. По мере приближения палочки листочки электроскопа

10.Каково сопротивление реостата, изготовленного из никелиновой проволоки сечением 0,2 мм2  и длинной 10 м?

1.  5 Ом                   2) 10 Ом                        3)  15 Ом                      4) 20 Ом

                                              Часть№ 2

1.Установите соответствие между физическими величинами  и их обозначением.

        К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.  

2.Установите соответствие между научными открытиями в области электродинамики и именами ученых, которым эти открытия принадлежат.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Часть№ 3

1.На рисунке представлена зависимость между удлинением пружины и растягивающей силой для двух пружин.

Используя графические данные, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.

1. Силы, действующие на пружины, при удлинении одной пружины на 2 см равны между собой
2. Жёсткость второй пружины больше, чем первой
3. Жёсткость первой пружины больше, чем второй
4. Максимальная потенциальная энергия первой пружины равна 320 мДж
5. Максимальная потенциальная энергия первой пружины равна 1,6 Дж

Ответ:  

Итоговый тест за курс физики 8 класс

Вариант 2

Часть №1

1.Если человек стоит на плывущем по реке плоту, то он движется относительно:

1)плота                                                      3) своей тени на поверхности плота

2)воды                                                       4)  дома на берегу реки

2.При равных нагрузках сила трения качения всегда

1)больше силы трения скольжения

2)меньше силы трения скольжения

3)равна  силе трения скольжения

4)нельзя сказать однозначно

3.Рычаг служит для получения выигрыша  в

1)силе

2) энергии

3) работе

4) мощности

4.В каком агрегатном состоянии плотность воды наибольшая?

1. в жидком                                                   3)) в газообразном

2) в твёрдом                                              4) одинакова

5.Кухонный стол весом 120 Н опирается на пол четырьмя ножками. Опорная площадь каждой ножки 10 см2. Какое давление производит стол на пол?

2. 1200 Па            2)   30000 Па                 3) 1,2 кПа               4) 120 Па

6.Зачем ствол винтовки покрывают деревянной ствольной накладкой:

1) чтобы удобнее было стрелять

2) чтобы не обжечь руки при выстреле

3) чтобы не расширялся ствол при выстреле

4) для красоты

7.Удельная теплоёмкость стали 460 Дж/(кг∙°С), а олова – 230 Дж/(кг∙°С). Для того, чтобы температура 2 кг стали увеличилась на 2°С, необходимо количество теплоты, которое выделяется при остывании 4 кг олова на

1) 2 °С                   2) 3 °С                        3) 4 °С                    4) 6 °С

8.Что показывает абсолютная влажность воздуха?

1)Плотность насыщенного водяного пара

2)Плотность ненасыщенного водяного пара

3)Плотность водяного пара в атмосфере

4)Связь между температурой и плотностью пара

9.На рисунке изображён дугообразный магнит и

образуемое им магнитное поле. Определите, какой

полюс магнита северный, а какой южный?

1) А – северный, В – южный

2) А – южный, В – северный

3) А – северный, В – северный

4) А – южный, В – южный

10.Амперметр, шкала которого изображена на рисунке, измеряет силу тока в лампе накаливания. Какой заряд пройдёт через лампу за 10 мин?

1) 9000 Кл              2) 15000 Кл                  3) 15 Кл                 4) 1500 Кл

Часть 2

1.Установите соответствие между физическими величинами и их формулами.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

2.Установите соответствие между научными открытиями в области физики и именами ученых, которым эти открытия принадлежат.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Часть 3

1.На графике представлены тепловые процессы, происходящие с оловом.

Используя графические данные, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.

1. Участок графика АВ соответствует плавлению олова
2. Кинетическая энергия молекул олова уменьшилась на участке CD
3. Чтобы нагреть и расплавить 3 кг олова (участок  АС), необходимо сжечь  34 г спирта при КПД печи 40%
4. Участок графика CD соответствует нагреванию твёрдого олова
5. для перехода олова из состояния В в состояние С, ему необходимо сообщить энергию 174 кДж

Ответ:  

КПД измеряется в процентах или указывается как десятичная дробь от 0 до 1. КПД 50% (или, что тоже самое– 0,5) означает, что только половина энергии используется для выполнения работы. Остальная рассеивается в окружающем пространстве, как правило, в форме тепла.

КПД в формулах обозначают греческой буквой $eta$ (эта).

$eta = frac{A_п}{A_з}$

, где $A_п$ – полезная работа, $A_з$ – затраченная.

Готовые работы на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Узнать стоимость

Полезная работа и потери энергии

“Полезность” выполняемой работы – величина субъективная, связанная с человеческим восприятием, поэтому о КПД говорят чаще всего применительно к искусственно созданным системам. Несмотря на то, что технологии совершенствуются, избежать потерь в рукотворных системах инженерам не удастся:

• в механических устройствах часть затрачиваемой энергии всегда тратится на преодоление сил трения между соприкасающимися деталями (эти силы уменьшают за счет более тщательной обработки и смазки);
• в электрических системах часть энергии рассеивается в виде тепла при преодолении сопротивления проводников (явление сверхпроводимости еще не применимо к практике и требует низких температур);
• в нагревательных приборах утечки происходят в силу дефектов теплоизоляции и т.п.

Таким образом,

$A_з$ > $A_п$

, где $A_з$ – работа затраченная, $A_п$ – работа полезная.

Потери энергии можно сводить к минимуму, но полностью исключить их невозможно. Какое бы совершенное устройство мы не придумали, КПД никогда не достигнет единицы в силу второго закона термодинамики, действие которого исключает создание механизмов с КПД равным или большим 100%.

КПД различных физических процессов

Методики подсчета КПД разнятся в зависимости от физической природы явлений, задействованных в преобразующих энергию системах.

При практических расчетах, связанных с движением, знаменатель формулы КПД удобнее представить не как работу (произведение силы на расстояние), а как затраченную энергию, выделившуюся, например, при сжигании топлива:

$eta = frac{A_п}{Q}$

, где $A_п$ — выполненная системой полезная работа, $Q$ — затраченная системой энергия.

Например, зная сколько бензина истрачено двигателем автомобиля (количество выделившегося в результате тепла можно легко подсчитать), а также массу, скорость и пройденное расстояние, легко найти КПД.

Если речь идет не об автомобиле с двигателем внутреннего сгорания, а об электромобиле, то затраты энергии в знаменателе можно подсчитать как произведение средних тока и напряжения за время движения рассматриваемого транспортного средства.

Поскольку мощность представляет собой работу, выполняемую в единицу времени, КПД иногда бывает удобно посчитать как соотношение входной и выходной мощностей системы:

$eta = frac{P_{out}}{P_{in}}$

, где $P_{in}$ – мощность на входе системы, $P_{out}$ – на выходе.

Такой подход удобен, например, при расчете КПД солнечных батарей. В знаменателе в этом случае будет мощность светового излучения, падающего на их поверхность, в числителе – мощность генерируемого тока.

Второй закон Ньютона в импульсной форме позволяет определить, как меняется скорость тела по модулю и направлению, если в течение некоторого времени на него действует определенная сила:

Работа силы

В механике также важно уметь вычислять изменение скорости по модулю, если при перемещении тела на некоторый отрезок на него действует некоторая сила. Воздействия на тела сил, приводящих к изменению модуля их скорости, характеризуется величиной, зависящей как от сил, так и от перемещений. Эту величину в механике называют работой силы.

Работа силы обозначается буквой А. Это скалярная физическая величина. Единица измерения — Джоуль (Дж).

Работа силы равна произведению модуля силы, модуля перемещения и косинусу угла между ними:

Важно!

Механическая работа совершается, если:

1. На тело действует сила.
2. Под действием этой силы тело перемещается.
3. Угол между вектором силы и вектором перемещения не равен 90 градусам (потому что косинус прямого угла равен нулю).

Внимание! Если к телу приложена сила, но под ее действием тело не начинает движение, механическая работа равна нулю.

Пример №1. Груз массой 1 кг под действием силы 30 Н, направленной вертикально вверх, поднимается на высоту 2 м. Определить работу, совершенной этой силой.

Так как перемещение и вектор силы имеют одно направление, косинус угла между ними равен единице. Отсюда:

Работа различных сил

Любая сила, под действием которой перемещается тело, совершает работу. Рассмотрим работу основных сил в таблице.

Работа силы упругости

Работа силы упругости не может быть определена стандартной формулой, так как она может применяться только для постоянной по модулю силы. Сила же упругости меняется по мере сжатия или растяжения пружины. Поэтому берется среднее значение, равное половине суммы сил упругости в начале и в конце сжатия (растяжения):

Нужно также учесть, что перемещение тела под действием силы упругости равно разности удлинения пружины в начале и конце:

s = x1 – x2

Перемещение и направление силы упругости всегда сонаправлены, поэтому угол между ними нулевой. А косинус нулевого угла равен 1. Отсюда работа силы упругости равна:

Работы силы трения покоя

Работы силы трения покоя всегда равна 0, так как под действием этой силы тело не сдвигается с места. Исключение составляет случай, когда покоящееся тело лежит на подвижном предмете, на который действует некоторая сила. Относительно системы координат, связанной с подвижным предметом, работа силы трения покоя будет нулевой. Но относительно системы отсчета, связанной с Землей, эта сила будет совершать работу, так как тело будет двигаться, оставаясь на поверхности движущегося предмета.

Пример №2. Груз массой 100 кг волоком перетащили на 10 м по плоскости, поверхность которой имеет коэффициент трения 0,4. Найти работу, совершенной силой трения скольжения.

A = μmgs cosα = 0,4∙100∙10∙10∙(–1) = –4000 (Дж) = –4 (кДж)

Знак работы силы

Знак работы силы определяется только косинусом угла между вектором силы и вектором перемещения:

1. Если α = 0о, то cosα = 1.
2. Если 0о < α < 90o, то cosα > 0.
3. Если α = 90о, то cosα = 0.
4. Если 90о < α < 180o, то cosα < 0.
5. Если α = 180о, то cosα = –1.

Работа силы трения скольжения всегда отрицательна, так как сила трения скольжения направлена противоположно перемещению тела (угол равен 180о). Но в геоцентрической системе отсчета работа силы трения покоя будет отличной от нуля и выше нуля, если оно будет покоиться на движущемся предмете (см. рис. выше). В таком случае сила трения покоя будет направлена с перемещением относительно Земли в одну сторону (угол равен 0о). Это объясняется тем, что тело по инерции будет пытаться сохранить покой относительно Земли. Это значит, что направление возможного движения противоположно движению предмета, на котором лежит это тело. А сила трения покоя направлена противоположно направлению возможного движения.

Геометрический смысл работы

Графическое определение

Механическая работа численно равна площади фигуры, ограниченной графиком с осями OF и OX.

A = Sфиг

Мощность

Определение

Мощность — физическая величина, показывающая, какую работу совершает тело в единицу времени. Мощность обозначается буквой N. Единица измерения: Ватт (Вт). Численно мощность равна отношению работы A, совершенной телом за время t:

Рассмотрим частные случаи определения мощности в таблице.

Пример №3. Машина равномерно поднимает груз массой 10 кг на высоту 20 м за 40 с. Чему равна ее мощность?

Коэффициент полезного действия

Не вся работа, совершаемая телами, может быть полезной. В реальном мире на тела действует несколько сил, препятствующих совершению работы другой силой. К примеру, чтобы переместить груз на некоторое расстояние, нужно совершить работу гораздо большую, чем можно получить при расчете по формулам выше.

Определения:

• Работа затраченная — полная работа силы, совершенной над телом (или телом).
• Работа полезная — часть полной работы силы, которая вызывает непосредственно перемещение тела.
• Коэффициент полезного действия (КПД) — процентное отношение полезной работы к работе затраченной. КПД обозначается буквой «эта» — η. Единицы измерения эта величина не имеет. Она показывает эффективность работы механизма или другой системы, совершающей работу, в процентах.

КПД определяется формулой:

Работа может определяться как произведение мощности на время, в течение которого совершалась работа:

A = Nt

Поэтому формулу для вычисления КПД можно записать в следующем виде:

Частые случаи определения КПД рассмотрим в таблице ниже:

Пример №4. Определите полезную мощность двигателя, если его КПД равен 40%, а его мощность по паспорту равна 100 кВт.

В данном случае необязательно переводить единицы измерения в СИ. Но в таком случае ответ мы тоже получим в кВт. Из этой формулы выразим полезную мощность:

Алиса Никитина | ???? Скачать PDF |