Bài tập file word Vật lí 10 kết nối Bài 24: Công suất

BÀI  24: CÔNG SUẤT

1. NHẬN BIẾT

Câu 1: Công suất là đại lượng đặc trưng cho?

Trả lời:

Công suất là đại lượng đặc trưng cho tốc độ thực hiện công cơ học của vật

Câu 2: Đơn vị của công suất là gì?

Trả lời:

Câu 3: Định nghĩa khái niệm công suất trong vật lý.

Trả lời:

Công suất là lượng công việc thực hiện hoặc năng lượng tiêu thụ trong một khoảng thời gian.

Câu 4: Liệt kê các đơn vị đo công suất thông dụng.

Trả lời:

Watt (W), kilowatt (kW), megawatt (MW) là những đơn vị đo công suất.

2. THÔNG HIỂU

Câu 5: Tại sao công suất của một máy làm việc được tính là công việc chia cho thời gian?

Trả lời:

Để đo lường hiệu suất làm việc trong một khoảng thời gian cụ thể.

Câu 6: So sánh công suất tiêu thụ của hai máy làm việc khác nhau và giải thích ảnh hưởng của công suất đến hiệu suất.

Trả lời:

So sánh công suất và hiệu suất để đưa ra kết luận về sự hiệu quả của máy làm việc.

Câu 7: Đặc điểm nào của một máy làm việc cho biết nó có công suất cao?

Trả lời:

Máy có công suất cao khi nó có khả năng làm việc nhanh và hiệu quả.

Câu 8: Tại sao một máy làm việc có công suất lớn không nhất thiết làm việc hiệu quả hơn?

Trả lời:

Sự hiệu quả còn phụ thuộc vào cách máy làm việc sử dụng công suất đó.

3. VẬN DỤNG

Câu 9: Một thùng nước có khối lượng tổng cộng 20kg ở dưới đáy giếng sâu 5m so với mặt đất. Một người kéo đều thùng nước này lên tới mặt đất trong khoảng thời gian 10s. Lấy g = 10 m/s². Công suất của người này thực hiện là?

Trả lời:

Thùng nước chuyển động đều: F = p = mg

Ta có: A = F.S.cosα = mg.S.cosα = 20.10.5.cos0^o = 1000J

Công suất: P =

Câu 10: Trước đây người ta dùng đơn vị Mã lực để đo công suất. Mã lực được định nghãi là công suất cần thiết mà một con ngựa dùng để kéo đều một vật khối lượng 75 kg lên cao  1 mét trong thời gian 1 giây. Lấy g = 9,8 m/s2. 1 Mã lực gần bằng bao nhiêu W?

Trả lời:

Vật chuyển động đều: F = p = mg

Ta có: A = F.S.cosα = mg.S.cosα = 75.9,81.1.cos0^o = 735,75 J

Công suất: P =

Câu 11: Động cơ A sinh công 2000J trong 3s, động cơ B sinh công 1000J trong 4s, động cơ C sinh công 3000J trong 3s, động cơ D sinh công 1500J trong 2s. Động cơ nào có công suất lớn nhất trong những động cơ trên?

Trả lời:

Công  suất động cơ A: P1 =

Công  suất động cơ B: P2 =

Công  suất động cơ C: P3 =

Công  suất động cơ D: P4 =

Vậy động cơ C có công suất lớn nhất

Câu 12: Thác nước cao 30m, mỗi giây đổ xuống 300m³ nước. Lợi dụng thác nước có thể xây dựng trảm thủy điện công suất bao nhiêu? Biết hiệu suất của trạm thủy điện là 75%.

Trả lời:

Gọi V0 (m3) và m0 (kg) lần lượt là thể tích và khối lượng nước đổ xuống trong mỗi giây; D (= 103 kg/m3) là khối lượng riêng của nước; H là hiệu suất của động cơ

Công suất toàn phần: P_tp =

Công suất của trạm thủy điện (bằng công suất có ích): P_i = H.P_tp = H.V₀Dgh

• P_i – 0,75.300.10³.10.30 = 675.10⁵ W = 67500kW

Vậy: Công suất của trạm thủy điện là P_i = 67500kW

Câu 13: Một máy bơm nước có công suất tiêu thụ ghi trên máy bơm là 125W. Dùng máy bơm này để bơm nước thì bơm đều đặn được 50 lít nước (1 lít nước có khối lượng tương đương 1kg) lên 1 bể ở độ cao 30m trong 3 phút. Tính hiệu suất của máy bơm này

Trả lời:

Công bơm nước của máy bơm là: A=mg.h = 14700 J

Công suất bơm nước là: P=A/t= 14700/(3.60)= 81,67 W

Do đó hiệu suất máy bơm là H = P/Ptiêu thụ = 81,67/125 = 0,653 = 65,3%

Câu 14: Một cầu thang máy trong siêu thị mang 20 người, khối lượng của mỗi người trung bình bằng 50kg từ tầng dưới lên tầng trên cách nhau 6m (theo phương thẳng đứng) trong thời gian 1 phút. Xem thang máy chuyển động đều. Bỏ qua ma sát và lực cản. Tính công suất của thang máy này.

Trả lời:

Lực cần để nâng thang máy là F = 20.mg = 20.50.9,8 = 9800 N

Công để nâng thang máy lên là: A = F.s=9800.6 = 58800 J

Công suất là: P=A/t=58800/60 = 980 W

Có thể tính qua P = F.v = F.s/t cho kết quả tương tự.

Câu 15: Để kiểm tra hoạt động của cơ tim, các bác sĩ có thể cho bệnh nhân chạy bộ trên một máy chạy bộ. Một người đàn ông 75 kg được cho lên chạy trên máy chạy bộ có độ dốc 12" với vận tốc không đổi 3,1 km/h. Tính công suất của người đó thực hiện.

Trả lời:

Đổi đơn vị 3,1 km/h=0,86 m/s

Lực mà người đó thực hiện là: F = mg.sin a = 75.9,8.sin 120 = 152,82 N.

Công suất của người đó đã thực hiện là: P=Fv=152,82.0,86=131,42 W.

Câu 16: Giải thích tại sao công suất của một động cơ quay điện ảnh hưởng đến chất lượng của video ghi lại.

Trả lời:

Công suất ảnh hưởng đến tốc độ quay và độ nét của video.

4. VẬN DỤNG CAO

Câu 17: Một ô tô 1,5tấn chuyển động chậm dần đều từ vận tốc ban đầu 10m/s dưới tác dụng của lực ma sát. Tính công và công suất của lực ma sát từ lúc ô tô tắt máy cho đến lúc dừng lại, biết hệ số ma sát 0,2 cho g = 10m/s².

Trả lời:

m = 1500kg; v_o = 10m/s; v = 0; µ = 0,2; g = 10m/s².

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của xe sau khi tắt máy

Áp dụng định luật II Newton:

-F_ms = ma = > -µ.mg = ma = > a = -2(m/s²)

v² – v_o² = 2as = > s = 25(m)

v = v_o + at = > t = 5(s)

A_Fms = -F_ms.s = -75000(J)

P = |A|/t = 15000W

Câu 18: Vật khối lượng 10kg trượt không ma sát dưới tác dụng theo phương ngang của lực có độ lớn không đổi bằng 5N tính

a/Công của lực trong giây thứ ba và thứ tư.

b/Công suất tức thời của lực ở đầu giây thứ năm.

Trả lời:

a/ Gia tốc a = F/m = 0,5m/s².

Quãng đường đi được trong giây thứ 3:

s₃ = 0,5.a(3² – 2²) = 1,25 (m)

Quãng đường đi được trong giây thứ 4:

s₄ = 0,5.a.(4² – 3²) = 1,75 (m)

A₃ = F.s₃ = 5.1,25 = 6,25(J);

A4 = F.s₄ = 5.1,75 = 8,75 (J)

b/ Vận tốc tức thời của vật ở đầu giây thứ 5 (cuối giây thứ 4):

v = at = 2 (m/s)

Công suất tức thời ở đầu giây thứ 5:

P = F.v = 5.2 = 12,5 (W)

Câu 19: Otô 2,5 tấn chuyển động thẳng đều trên mặt phẳng ngang hệ số ma sát 0,1 với vận tốc 15m/s. Lấy g = 10m/s²

a/ Tính Công suất động cơ

b/ Ô tô bắt đầu chuyển động thẳng nhanh dần đều sau 20s đạt vận tốc 20m/s. Tính công suất trung bình của động cơ trong thời gian đó.

Trả lời:

a/ Ô tô chuyển động đều = > F_k = F_ms = µ.mg = 0,1.2,5.10³.10 = 2,5.10³(N)

Công suất của động cơ: P = F_k.v = 2,5.10³.15 = 37500 (W)

b/ Gia tốc: a = (v-v_o)/t = 0,25 (m/s²),

Quãng đường s = v_ot + 0,5at² = 350m

Áp dụng định luật II Newton:

F_k – F_ms = ma = > F_k = ma + F_ms = 3125 (N)

Công của động cơ: A = F_k.s = 3125.350 = 1093750 (J)

Công suất trung bình: P = A/t = 54687 (W)

Câu 20: Tác dụng vào vật 2kg đứng yên một lực không đổi 10N làm vật trượt theo phương ngang. Sau 2 giây vật có vận tốc 6m/s, lấy g = 10m/s; hệ số ma sát là µ. Tính

a/Công và công suất trung bình của lực tác dụng

b/Công và công suất trung bình của lực ma sát trong thời gian đó.

c/ Hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng ngang.

d/ Công suất tức thời của lực tác dụng và lực ma sát tại thời điểm 1 giây.

Trả lời:

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật

Gia tốc a = (v-v_o)/t = 3m/s²;

Quãng đường s = 0,5.at² = 6(m)

Áp dụng định luật II Newton:

F – F_ms = ma = > F_ms = F – ma = 4(N)

a/ A_F = F.s = 10.6 = 60 (J); P_F = A/t = 30 (W)

b/ A_Fms = -Fms.s = -24 (J); P_Fms = |A|/t = 12 (W)

c/ µ = F_ms/mg = 0,2

d/ Tại thời điểm 1s vận tốc của vật v = at = 3 (m/s)

P_F = F.v = 10.3 = 30W

P_Fms = F_ms.v = 4.3 = 12W