Задачи по физике на полезную мощность

1. Тело массой 500 г находится на высоте 2 м. Какова его потенциальная энергия?

2. Тело массой 200 г движется со скоростью 2 м/с. Какова его кинетическая энергия?

3. Найдите потенциальную и кинетическую энергию тела массой 3 кг на высоте 2 м от поверхности земли. Известно, что тело падало с высоты 5 м.

4. Ястреб, масса которого 0,4 кг, воздушным потоком поднят на высоту 70м. Определите работу силы,

поднявшей птицу.

5. Определите силу сопротивления, преодолеваемую резцом станка, если на пути 0,5 м работа равна 1 кДж.

6. Камень массой 0,5 кг, соскользнув по наклонной плоскости с высоты 3 м, у основания приобрёл скорость 6 м/с. Определить работу силы трения.

7. Определите среднюю мощность насоса, который, преодолевая силу тяжести, подаёт воду объёмом 4,5 м3 на высоту 5 м за 5 мин.

8. Мощность продольно-строгального станка равна 7, 36 Вт. Найдите силу сопротивления резанию, если скорость резания равна 50 см/с.

9. С помощью неподвижного блока груз массой 100 кг поднят на высоту 5 м. Определите совершённую при этом работу, если коэффициент полезного действия равен 70 %.

Задачи по теме «Работа. Мощность. Энергия. КПД». Подготовка к контрольной работе.

1. Тело массой 500 г находится на высоте 2 м. Какова его потенциальная энергия?

2. Тело массой 200 г движется со скоростью 2 м/с. Какова его кинетическая энергия?

3. Найдите потенциальную и кинетическую энергию тела массой 3 кг на высоте 2 м от поверхности земли. Известно, что тело падало с высоты 5 м.

4. Ястреб, масса которого 0,4 кг, воздушным потоком поднят на высоту 70м. Определите работу силы, поднявшей птицу.

5.Определите силу сопротивления, преодолеваемую резцом станка, если на пути 0,5 м работа равна 1 кДж.

6 . Камень массой 0,5 кг, соскользнув по наклонной плоскости с высоты 3 м, у основания приобрёл скорость 6 м/с. Определить работу силы трения.

7. Определите среднюю мощность насоса, который, преодолевая силу тяжести, подаёт воду объёмом 4,5 м3 на высоту 5 м за 5 мин.

8. Мощность продольно-строгального станка равна 7, 36 Вт. Найдите силу сопротивления резанию, если скорость резания равна 50 см/с.

9. С помощью неподвижного блока груз массой 100 кг поднят на высоту 5 м. Определите совершённую при этом работу, если коэффициент полезного действия равен 70 %.

Задачи по теме «Работа. Мощность. Энергия. КПД». Подготовка к контрольной работе.

1. Тело массой 500 г находится на высоте 2 м. Какова его потенциальная энергия?

2. Тело массой 200 г движется со скоростью 2 м/с. Какова его кинетическая энергия?

3. Найдите потенциальную и кинетическую энергию тела массой 3 кг на высоте 2 м от поверхности земли. Известно, что тело падало с высоты 5 м.

4. Ястреб, масса которого 0,4 кг, воздушным потоком поднят на высоту 70м. Определите работу силы, поднявшей птицу.

5.Определите силу сопротивления, преодолеваемую резцом станка, если на пути 0,5 м работа равна 1 кДж.

6 . Камень массой 0,5 кг, соскользнув по наклонной плоскости с высоты 3 м, у основания приобрёл скорость 6 м/с. Определить работу силы трения.

7. Определите среднюю мощность насоса, который, преодолевая силу тяжести, подаёт воду объёмом 4,5 м3 на высоту 5 м за 5 мин.

8. Мощность продольно-строгального станка равна 7, 36 Вт. Найдите силу сопротивления резанию, если скорость резания равна 50 см/с.

9. С помощью неподвижного блока груз массой 100 кг поднят на высоту 5 м. Определите совершённую при этом работу, если коэффициент полезного действия равен 70 %.

10кл. Задачи «Работа. Мощность. Энергия»

1. Тело массой 2 кг под действием силы F перемещается вверх по наклонной плоскости на расстояние  расстояние тела от поверхности Земли при этом увеличивается на  Вектор силы  направлен параллельно наклонной плоскости, модуль силы F равен 30 Н. Какую работу при этом перемещении совершила сила F против действия силы трения? Коэффициент трения 

Решение. Работа силы определяется как скалярное произведение вектора силы и вектора перемещения тела. Сила трения связана с силой реакции опоры и коэффициентом трения соотношением  Согласно второму закону Ньютона,  где  — угол наклона плоскости. Следовательно, сила трения при подъеме тела вверх по наклонной плоскости совершила работу

2.Лебедка равномерно поднимает груз массой 200 кг на высоту 3 м за 5 с. Какова мощность двигателя лебедки?

Решение. Поскольку лебедка поднимает груз равномерно, по второму закону Ньютона, сила, с которой тянет лебедка, в точности равна по модулю силе тяжести, действующей на груз. Таким образом, лебедка совершает работу

Следовательно, мощность двигателя лебедки равна

3.Под действием силы тяги в 1 000 H автомобиль движется с постоянной скоростью  Какова мощность двигателя? (Ответ дайте в кВт.)

Решение. Переведем скорость в систему СИ:  Мощность двигателя связана со скоростью движения и силой тяги соотношением:

4.Какую мощность развивает двигатель подъемного механизма крана, если он равномерно поднимает плиту массой 600 кг на высоту 4 м за 3 с?

Решение.Кран работает против силы тяжести. Поскольку груз поднимается равномерно, сила, с которой тянет груз, равна по модулю силе тяжести, а значит груз совершает работу  Таким образом, мощность двигателя подъемного механизма крана равна :

5. Кусок льда массой 2 кг упал без начальной скорости на землю с крыши высотой 5 м. Пренебрегая сопротивлением воздуха, определите среднюю мощность силы тяжести, действовавшей на тело во время падения.

Решение. Работа силы тяжести может быть вычислена по формуле:

Время падения тела под действием ускорения свободного падения: Тогда мощность:

6.Брусок массой 5 кг равномерно перемещают по горизонтальной поверхности со скоростью 1 м/с, прикладывая к нему постоянную силу 4 Н, направленную под углом 60° к горизонту. Чему равна мощность силы F?

Решение. Формула для вычисления мощности силы: 

7.Телу массой 2 кг, находящемуся у основания шероховатой наклонной плоскости, сообщили начальную скорость 3 м/с в направлении вверх вдоль наклонной плоскости. Через некоторое время тело вернулось в исходную точку, имея втрое меньшую кинетическую энергию. Какую работу совершила сила трения за время движения тела?

Решение. По теореме о кинетической энергии, изменение кинетической энергии равно работе внешних сил. Единственной силой, совершающей работу, является сила трения.

Тогда: 

8.Телу массой 1 кг, находящемуся у основания шероховатой наклонной плоскости, сообщили начальную скорость 2 м/с в направлении вверх вдоль наклонной плоскости. Через некоторое время тело вернулось в исходную точку, имея вдвое меньшую кинетическую энергию. Какую работу совершила сила трения за время движения тела?

Решение. По теореме о кинетической энергии, изменение кинетической энергии равно работе внешних сил. Единственной силой, совершающей работу, является сила трения. Тогда:

9.Тело массой 1 кг свободно падает на землю с высоты 20 м. Какую среднюю мощность развивает сила тяжести за время падения тела?

Решение. Тело падает в поле тяжести Земли, высота зависит от времени следующим образом

 Мощность равна отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени

10.Тело массой 0,5 кг свободно падает на землю с высоты 80 м. Какую среднюю мощность развивает сила тяжести за время падения тела?

Решение. Тело падает в поле тяжести Земли, время падения связано с высотой следующим образом:

Мощность равна отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому времени:

Подробности

Просмотров: 617

«Физика – 10 класс»

При решении задач, связанных с расчётом работы и мощности тока, надо применять формулы (15.13) и (15.15) – смотри предыдущие темы.

Для определения силы тока в замкнутой цепи надо использовать закон Ома для полной цепи, а в случае нескольких источников правильно определить суммарную ЭДС.

Задача 1.

Аккумулятор с ЭДС Ε = 6,0 В и внутренним сопротивлением r — 0,1 Ом питает внешнюю цепь с сопротивлением R = 12,4 Ом. Какое количество теплоты Q выделится во всей цепи за время t = 10 мин?

Р е ш е н и е.

Согласно закону Ома для замкнутой цепи сила тока в цепи равна Количество теплоты, выделившейся на внешнем участке цепи, Q1 = I2Rt, на внутреннем — Q2 = I2rt. Полное количество теплоты

Задача 2.

Разность потенциалов в сети зарядной станции равна 20 В. Внутреннее сопротивление аккумулятора, поставленного на зарядку, равно 0,8 Ом; в начальный момент времени его остаточная ЭДС равна 12 В. Какая мощность будет расходоваться станцией на зарядку аккумулятора при этих условиях? Какая часть этой мощности будет расходоваться на нагревание аккумулятора?

Р е ш е н и е.

При зарядке аккумулятора зарядное устройство и аккумулятор соединены разноимёнными полюсами навстречу друг другу. Сила тока, идущего через аккумулятор, I = (U – Ε)/R. Мощность, расходуемая станцией:

Р1 = UI = U(U – Ε)/R = 200 Вт.

Мощность, расходуемая на нагревание аккумулятора:

Тогда Р2/Р1 = 0,4.

Задача 3.

При подключении вольтметра сопротивлением RV = 200 Ом непосредственно к зажимам источника он показывает U = 20 В. Если же этот источник замкнуть на резистор сопротивлением R = 8 Ом, то сила тока в цепи I2 = 0,5 А. Определите ЭДС и внутреннее сопротивление источника.

Р е ш е н и е.

По закону Ома для полной цепи в первом случае сила тока во втором случае Показания вольтметра — падение напряжения на его внутреннем сопротивлении, т. е. U = I1RV. Из соотношения I1(RV + r) = I2(R + r) найдём внутреннее сопротивление источника:

Для ЭДС источника запишем: Ε = I2(R + r) = 24 В.

Задача 4.

Определите силу тока короткого замыкания для источника, который при силе тока в цепи I1 = 10 А имеет полезную мощность Р1 = 500 Вт, а при силе тока I2 = 5 А — мощность Р2 = 375 Вт.

Р е ш е н и е.

Сила тока короткого замыкания Полезная мощность Р = IU, где U — напряжение на зажимах источника, или падение напряжения на внешнем участке цепи. Напряжения на зажимах источника в первом и во втором случаях

Вычтем почленно из первого выражения второе:

откуда определим

ЭДС источника тока

Окончательно для силы тока короткого замыкания

Задача 5.

Конденсатор ёмкостью 2 мкФ включён в цепь (рис. 15.12), содержащую три резистора и источник постоянного тока с ЭДС 3,6 В и внутренним сопротивлением 1 Ом. Сопротивления резисторов R1 = 4 Ом, R2 = 7 Ом, R3 = 3 Ом.

Чему равен заряд на правой обкладке конденсатора?

Р е ш е н и е.

Участок цепи, в котором находится конденсатор, разомкнут, и ток через резистор R3 не идёт.

Разность потенциалов между пластинами конденсатора равна падению напряжения на резисторе R2: U = IR2.

Сила тока, идущего по цепи, согласно закону Ома равна

Заряд на обкладках конденсатора

На правой обкладке конденсатора накопится отрицательный заряд, так как она подключена к отрицательному полюсу источника.

Задача 6.

Определите параметры источника тока, если известно, что максимальная мощность, равная 40 Вт, выделяется при подключении резистора сопротивлением 10 Ом.

Р е ш е н и е.

Максимальная мощность выделяется при равенстве внешнего и внутреннего сопротивлений, следовательно, R = r = 10 Ом.

Мощность определяется формулой Р = I2R, или с учётом закона Ома:

Тогда ЭДС источника

Источник: «Физика – 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский

Законы постоянного тока – Физика, учебник для 10 класса – Класс!ная физика

Электрический ток. Сила тока —
Закон Ома для участка цепи. Сопротивление —
Электрические цепи. Последовательное и параллельное соединения проводников —
Примеры решения задач по теме «Закон Ома. Последовательное и параллельное соединения проводников» —
Работа и мощность постоянного тока —
Электродвижущая сила —
Закон Ома для полной цепи —
Примеры решения задач по теме «Работа и мощность постоянного тока. Закон Ома для полной цепи»