Đáp án Vật lí 10 chân trời sáng tạo Bài 16: Công suất - hiệu suất

BÀI 16 CÔNG SUẤT – HIỆU SUẤT

Câu 1: Hai thế hệ đầu máy trong Hình 16.1 có sự khác biệt rất nhiều về tốc độ sinh công, đại lượng nào đặc trưng cho khả năng này?

Trả lời: 

Đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công là công suất.

1. Công suất

Câu 1: Quan sát hình 16.2 và cho biết trong trường hợp nào thì tốc độ sinh công của lực là lớn hơn.

Trả lời: 

Tốc độ sinh công của lực trong trường hợp b, dùng máy khoan lớn hơn trường hợp a, dùng tuanovit

Câu 2: Quan sát hình 16.3, hãy phân tích những yếu tố ảnh hưởng công suất của các học sinh này khi đi lên cầu thang để cùng vào một lớp học.

Trả lời: Những yếu tố ảnh hưởng công suất của các học sinh này khi đi lên cầu thang để cùng vào một lớp học là: lực phát động và vận tốc của các học sinh đó.

Câu 3: Tìm hiểu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của hộp xe ô tô, xe máy để giải thích tại sao khi bắt đầu chuyển động hoặc lên dốc, xe đi ở số nhỏ. Khi xe chạy với tốc độ cao trên đường, xe đi ở số lớn.

Trả lời: 

Cấu tạo hộp số xe máy tự động bao gồm 3 phần là puly thứ cấp, puly sơ cấp và dây curoa dẫn động. Hộp số này thường hay sử dụng trên các dòng xe tay ga. Hộp số tự động điều chỉnh biến tốc dựa trên tốc độ và độ đốt cháy của nhiên liệu. Điều này sẽ giúp cho xe máy hoạt động mạnh mẽ hơn và êm ái hơn.

Nguyên lý hoạt động của hộp số tự động là puly sơ cấp được gắn trực tiếp với bộ phận trục quay truyền động của xe. Khi động cơ hoạt động thì trục truyền động sẽ quay để thực hiện chu trình vận hành. Puly sơ cấp được gắn vào trục quay của truyền động cũng sẽ được quay tròn. Từ đó sẽ làm cho dây curoa chuyển động truyền một lực đẩy làm cho puly thứ cấp được gắn ở phần bánh xe sau làm việc.

Đối với số nhỏ như 1, 2 sẽ thích hợp với việc lên dốc, chở vật nặng hoặc khi xe bắt đầu lăn bánh.

Đối với số to như 3,4 thích hợp với đi trên đường với vận tốc lớn.

2. Hiệu suất

Câu 1: Em hãy chỉ ra những loại năng lượng cần cung cấp để động cơ xe máy hoặc xe ô tô vận hành. Thảo luận những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của động cơ xe.

Trả lời: 

Những loại năng lượng cần cung cấp để động cơ xe máy hoặc xe ô tô vận hành: hóa năng, nhiệt năng, động năng, điện năng,..vv 

Những yếu tố dảnh hưởng đến hiệu suất của động cơ xe là: lực ma sát và các dạng năng lượng hao phí khác.

Câu 2: Em hãy đề xuất giải pháp làm tăng hiệu suất của quạt điện ( Hình 16.9) sau một thời gian sử dụng . Giải thích lí do lựa chọn giải pháp này.

Trả lời: 

Giải pháp làm tăng hiệu suất của quạt điện ( Hình 16.9) sau một thời gian sử dụng: Lau bớt bụi bẩn bám trên cánh quạt và lồng quạt, tra thêm dầu mỡ vào bộ phận quay của quạt.

Giải thích:
+ Lau bụi bẩn để làm giảm ma sát giữa cánh quạt với không khí và để gió thoát ra được nhiều hơn.
+ Tra thêm dầu mỡ để giảm ma sát giữa bộ phận đứng yên và bộ phận quay. 

Câu 3: Một người chạy bộ lên một đoạn dốc, người đó có khối lượng 60kg, đi hết 4s, độ cao của đoạn dốc này là 4,5m. Xác định công suất của người chạy bộ (tính theo đơn vị W và mã lực).

Trả lời: 

Công suất của người này là: 
P=A/t= F.S/t = 60.9,8.4,5/4= 661.5 (W)=0,887  HP

Câu 4: Một máy bơm nước đưa nước từ mặt đất lên độ cao 10m, nước được bơm với lưu lượng là 30kg/ phút với tốc độ không đổi. Tính công suất máy bơm thực hiện để làm công viêc đó theo đơn vị mã lực. Xem máy hoạt động với hiệu suất gần đúng bằng 100%

Trả lời: 

Đổi : 30kg/phút= 0,5 kg/s
Tức là mỗi giây máy bơm được 0,5 kg

Công suất của máy bơm để làm công việc đó là:

P=A/t= mg.S/t= 0,5.9,8. 10/1 = 4900 (W) = 6571 (HP)

Câu 5: Một xe bán tải có khối lượng 1,5 tấn, hiệu suất của xe là 18 %. Tìm số lít xăng cần dùng để tăng tốc từ trạng thái nghỉ đến tốc độ 15 m/s. Biết năng lượng chứa trong 3,8 lít xăng là 1,3.10⁸ J

Trả lời: 

Ta có: v²-v₀²= 2aS              (1)
F=m.a=> a= F/m                 (2)

Từ (1) và (2) suy ra: v²-v₀²= 2.FS/m

=> (v²-v₀²) .m/2 = F.S= A'

=> A'= (15²-0²). 1500/2= 168750 (J)

Hiệu suất là 18% nên công thực tế mà xe bán tải phảo bỏ ra là:

A= A'.100/18= 168750.100/18= 937500 (J)

Số lít xăng cần dùng là: 937500 .3,8/(1,3.10⁸) = 0,027 (lít)