Đáp án Vật lí 10 kết nối tri thức Bài 24: Công suất

BÀI 24 CÔNG SUẤT

I. Khái niệm công suất

II. Công thức tính công suất

Câu 1: Coi công suất trung bình của trái tim là 3W

1. Trong một ngày - đêm, trung bình trái tim thực hiện một công là bao nhiêu?
2. Nếu một người sống 70 tuổi thì công của trái tim thực hiện là bao nhiêu ? Một ô tô tải muốn thực hiện được công này thì phải thực hiện trong thời gian bao lâu ?

Coi công suất của ô tô tải là 3.10⁵

Trả lời:

1. Một ngày đêm có : 24 x 60 x 60 =86 400s. Vậy công thực hiện là : 3 x 86 400= 259 200 J
2. Nếu sống được 70 tuổi hay là 70 năm thì công thực hiện được là : 259 200 x 365 x 70 = 6 622 560 000 J

Nếu là ô tô tải thì cần thực hiện trong thời gian là : 6 622 560 000 : 3.10⁵ = 22 075.2 s= 6 132h =255.5 ngày

III. Liên hệ giữa công suất, lực với tốc độ.

Câu 1: Hãy giải thích tác dụng của líp nhiều tầng trong xe đạp thể thao

Trả lời:

Xe đạp có líp nhiều tầng có tác dụng thay đổi chu vi của trục quay, gián tiếp thay đổi sức căng của xích, tức là thay đổi lực tác dụng, mục đích để thay đổi tốc độ của xe khi đi ở các đoạn đường khác nhau. Nhờ có líp mà ta không cần phải dùng đến bàn đạp nhiều mà bánh xe vẫn chuyển động về phía trước theo quán tính. Líp nhiều tầng ở xe đạp giúp người điều khiển xe dễ dàng đạp mà không cần mất nhiều sức. 

Câu 2: Hình 24.2 mô tả hộp số xe máy. Hãy giải thích tại sao khi đi xe máy trên những đoạn đường dốc hoặc có ma sát lớn ta thường đi ở số nhỏ.

Trả lời:

Công suất của động cơ xe không đổi, thay đổi số to hay nhỏ ở xe để thay đổi tốc độ của xe, gián tiếp thay đổi lực phát động của xe. 

Vì khi chuyển số nhỏ thì xích gắn vào líp sẽ chuyển sang líp có bánh răng thấp hơn, tức là số lượng lớn răng ở vùng bán xích lớn nhất. Với cách sang líp này, xe leo dốc nhẹ nhàng hơn mà không tốn nhiều công suất.

Câu 3: Động cơ một thang máy tác dụng lực kéo 20 000N để thang máy chuyển động thẳng lên trên trong 10s và quãng đường đi được tuong ứng là 18m. Công suất trung bình của động cơ là

1. 36 kw
2. 3.6 kw
3. 11 kw
4. 1.1 kw

Trả lời:

Gọi công suất là P' thì ta có : P'=F.v=F.  = 20 000. = 36 000W = 36kW => Chọn A

Câu 4: Một ô tô khối lượng 1 tấn đang hoạt động với công suất 5 kw và chuyển động thẳng đều với vận tốc 54 km/h thì lên dốc. Hỏi động cơ ô tô phải hoạt động với công suất bao nhiêu để có thể lên dốc với vận tốc như cũ ? Biết hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường không đổi. dốc nghiêng góc 2.3∘ so với mặt đường nằm ngang và g=10m/s².

Trả lời:

Vì ô tô đang chuyển động thẳng đều nên Fms= F kéo. Đổi 54km/h = 15m/s, 5kw = 5000w. Ta có p=F.v=> F=p/v

=> F=5 000/ 15

Lực kéo của ô tô khi lên dốc = Fms+m.g= 5 000/ 15 + 1000.10

Công suất của ô tô lúc này là p' = F' x v= (5 000/ 15 + 1000.10) x 15= 20 000W = 20kw

Câu 5: Hãy nêu tên dụng cụ cần dùng và cách tiến hành việc đo thời gian lên cầu thang. 

Trả lời:

Để đo thời gian lên cầu thang.

(1) Dụng cụ: Đồng hồ bấm giây.

(2) Cách tiến hành:

Khi bạn học sinh bắt đầu đi lên cầu thang, bấm nút Start trên đồng hồ bấm giây.

Khi bạn học sinh đi hết cầu thang, bấm nút Stop trên đồng hồ bấm giây.

Đọc và ghi lại kết quả đo được vào bảng.

Câu 6: Thảo luận trong nhóm về kế hoạch hoạt động để xác định công suất khi lên thang gác của 5 người đại diện các tổ có trọng lượng khác nhau, trong đó ghi rõ:

1. a) Mục đích của hoạt động.
2. b) Dụng cụ cần sử dụng.
3. c) Các bước tiến hành hoạt động.

Trả lời:

2. Kế hoạch hoạt động để xác định công suất khi lên thang gác của 5 bạn học sinh.
3. a) Mục đích của hoạt động: Xác định công suất khi lên thang gác của 5 bạn học sinh có trọng lượng khác nhau.
4. b) Dụng cụ cần sử dụng: đồng hồ bấm giây, cân y tế, thước cuộn, giấy, bút, máy tính bỏ túi.
5. c) Các bước tiến hành:

Sử dụng cân y tế đo khối lượng của 5 bạn học sinh. Từ đó tính được trọng lượng của 5 bạn sinh, điền kết quả thu được vào bảng.

Sử dụng thước cuộn đo chiều cao của cầu thang, ghi số liệu vào bảng.

Sử dụng đồng hồ bấm giây đo thời gian đi cầu thang của 5 bạn học sinh, ghi số liệu vào bảng.

Tính công do từng bạn học sinh thực hiện dựa vào công thức: A = P.h, ghi số liệu vào bảng.

Tính công suất của từng bạn học sinh dựa vào công thức: , ghi số liệu vào bảng.

Phần em có thể

Câu 1: Tính được công suất của các quá trình sinh công.

Một người kéo một hòm gỗ khối lượng 80 kg trượt trên sàn nhà bằng một dây có phương hợp góc 30∘ so với phương nằm ngang. Lực tác dụng lên dây bằng 150 N. Trong thời gian 1 phút. Tính công của lực đó khi hòm trượt đi được 20 m.

Trả lời:

Công của người đó là :

A=F.s.cosα=150.20.cos30∘=2598J

Công suất trung bình là:

At= 259860 = 43 (W)

Câu 2: Vận dụng khái niệm công suất để giải thích nguyên tắc hoạt động của một số thiết bị máy móc.

Trả lời:

Công suất của động cơ ô tô, xe máy là một đại lượng được duy trì không đổi, do đó nếu F tăng thì v giảm và ngược lại. ( Dựa vào công thức : ℘=F.v )

Như vậy, khi xe máy lên dốc thì cường độ lực F phải tăng lên do đó vận tốc v phải giảm. Khi xuống dốc cường độ lực F giảm và vận tốc v sẽ tăng.

-> Người ta sẽ sử dụng các bánh xe truyền động có bán kính to, nhỏ khác nhau hay còn gọi là hộp số để điều chỉnh v tăng hay giảm.