Đang tải... (xem toàn văn)
III ( HIỆU SUẤT ) ( 2 4 ) Họ và tên học sinh Trường I MỤC TIÊU BÀI DẠY Năng lượng có ích Năng lượng cung cấp Hiệu suất II LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM ( 1 Năng lượng có ích và năng lượng hao phí ) a Năng lượng. Để mô tả tỉ lệ giữa năng lượng có ịch được tạo ra và tổng năng lượng toàn phần được cung câp người ta dùng khái niệm hiệu suấtMột thùng hàng có khối lượng 30 kg được đẩy lên một con dốc cao 2m bằng một động cơ băng chuyền (xem hình). Hiệu suất của động cơ là bao nhiêu ? Biết rằng trong cả quá trình vận chuyển, động cơ cần sử dụng năng
24 HIỆU SUẤT Họ tên học sinh :…………………………………….…Trường……………………… I MỤC TIÊU BÀI DẠY - Năng lượng có ích - Năng lượng cung cấp - Hiệu suất II LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM Năng lượng có ích lượng hao phí a Năng lượng hữu ích Khi sử dụng lượng vào mục đích ln có phần lượng hữu ích, phần cịn lại hao phí Ví dụ: Khi sạc pin điện thoại lượng hữu ích điện cung cấp cho điện thoại; lượng hao phí nhiệt tỏa làm điện thoại nóng lên b Năng lượng hao phí - Năng lượng hao phí xuất q trình chuyển hóa từ dạng sang dạng khác; từ vật sang vật khác - Năng lượng hao phí thường xuất dạng nhiệt (đơi có âm ánh sáng) - Ví dụ: Điện chuyển hóa thành quang nhiệt làm bóng đèn sáng => Phần lượng có ích quang năng, phần lượng hao phí nhiệt làm nóng bóng đèn *Mở rộng: Để hiển thị lượng lượng truyền thiết bị, người ta dùng sơ đồ hình vẽ: Ví dụ: bóng đèn LED cung cấp 100 J lượng điện, chuyển hóa 20 J thành lượng nhiệt 80 J thành lượng ánh sáng Độ rộng mũi tên đầu sơ đồ cho thấy tỉ lệ Sơ đồ tư lượng hao phí - KHTN - Kết nối tri thức với sống IV 2.HIỆU SUẤT Để mơ tả tỉ lệ lượng có ịch tạo t l ượng toàn ph ần đ ược cung câp người ta dùng khái niệm hiệu suất tính hiệu suất bằng: , cơng suất có ích, cơng suất tồn phần Đối với động nhiệt, ln tồn phần lượng hao phí q trình ho ạt động Vì hiệu suất động ln nhỏ III BÀI TẬP VẬN DỤNG Ví dụ (CTST):Một thùng hàng có khối lượng 30 kg đẩy lên dốc cao 2m động c băng chuyền (xem hình) Hiệu suất động ? Biết trình vận chuyển, động cần sử dụng lượng tổng 5000 J Lấy Hướng dẫn giải - Cơng có ích thực đẩy thùng hàng lên đến đỉnh dốc - Hiệu suất động băng chuyền q trình vận chuyển: Ví dụ (SBT KNTT):Một cơng nhân xây dựng sử dụng rịng rọc để kéo thùng sơn nặng 27 kg lên dàn giáo cao 3,1 m so v ới m ặt đ ất (hình) Lực mà người cơng nhât kéo theo phương thẳng đứng có đ ộ lớn 310 N Lấy g = 9,8 m/s2 a) Tính cơng mà người thợ thực b) Tính phần cơng có ích dùng để kéo thùng sơn c) Tính hiệu suất trình Hướng dẫn giải a) Cơng người cơng nhân thực hiện: b) Cơng có ích dùng để kéo thùng sơn: c) Hiệu suất q trình này: Ví dụ (KNTT):Một em bé nặng 20 kg chơi cầu trượt từ trạng thái đứng yên đỉnh cầu trượt dài m, nghiêng góc 40 so với phương nằm ngang (hình) Khi đến chân cầu trượt, tốc độ em bé 3,2 m/s Lấy gia tốc trọng trường 10 m/s2 a) Tính độ lớn lực ma sát tác dụng lên em bé b) Tính hiệu suất trình chuyển thành động em bé Hướng dẫn giải a) Độ cao đỉnh cầu trượt so với mặt đất: - Do có ma sát nên trượt, phần em bé chuyển hóa thành động năng, phần thằng công cản A lực ma sát: - Độ lớn công cản lực ma sát - Độ lớn lực ma sát: Ví dụ (CTST):Một máy bơm nước đưa nước từ mặt đất lên độ cao 10m, nước bơm với lưu lượng 30 kg/phút với tốc độ khơng đổi Tính cơng su ất c máy b ơm thực để làm cơng việc theo đơn vị mã lực Xem máy hoạt động v ới hi ệu suất gần 100% Hướng dẫn giải - Mỗi giây máy bơm 0,5 kg/s - Cơng suất máy: Ví dụ 5:Một máy bơm, bơm nước lên cao 10 m với lưu lượng 500 lít/phút Hiệu suất máy bơm 80% Biết khối lượng riêng nước a) Tính cơng suất máy bơm b) Công máy bơm thực 30 phút Hướng dẫn giải - Đổi lít/phút ; 30 phút = 1800 s - Mỗi giây máy bơm được: - Công cần thiết động máy bơm để bơm nước lên cao 10m: - Vì hiệu suất máy bơm 80%, nên công thực tế động máy bơm là: a) Công suất máy bơm: b) Cơng máy bơm thực 30 phút: Ví dụ (KNTT):Một ô tô chuyển động với vận tốc 54 km/h có th ể đ ược đo ạn đ ường dài tiêu thụ hết 60 lít xăng ? Biết động tơ có công su ất 45kW; hi ệu suất 25%; kg xăng đơt cháy hồn tồn tỏa nhiệt lượng khối lượng riêng xăng 700 kg/m3 Hướng dẫn giải - Đổi 54 km/h = 15 m/s - Khối lượng 60 lít xăng: - Cơng thực động xe: - Nhiệt lượng tỏa đốt cháy hồn tồn 60 lít xăng: - Vì hiệu suất động 25%, ta có: - Vật quãng đường ô tô tiêu thụ hết 60 lít xăng 161km Ví dụ (CTST):Một xe bán tải có khối lượng 1,5 tấn, hiệu suất xe 18% Tìm s ố lít xăng cần dùng để tăng tốc xe từ trạng thái nghỉ đến tốc độ 15 m/s Biết r ằng l ượng chứa 3,8 lít 1,3.108 J Hướng dẫn giải - Ta có: - Cơng cần thiết động để xe tăng tốc từ trạng thái nghỉ đến tốc độ 15 m/s là: - Hiệu suất xe 18%, nên công thực tế mà động sản là: - Số lít xăng cần dùng là: (lít) Ví dụ 7:Một cần trục nâng kiện hàng khối lượng lên cao 10m thời gian 30 s Cho g = 10 m/s2 a) Tính cơng lực nâng b) Nếu hiệu suất động 60% Tính cơng suất động cần trần trục c) Nếu phải nâng kiện hàng khối lượng t ấn lên cao 10m thời gian nâng ? Hướng dẫn giải a) Vật nâng lên phương thẳng đứng nên độ lớn lực nâng trọng lực vật: - Công cần thiết cần trục để nâng kiện hàng lên cao 10m cơng lực nâng b) Vì hiệu suất động 60%, nên công thực tế động cơ: - Công suất động cần trục: c) Công cần thiết để nâng kiện hàng: - Công suất thực tế động cơ: - Thời gian nâng kiện hàng khối lượng lên cao 10 m là: Ví dụ (SBT KNTT): Một người sử dụng đòn bẩy để nâng tảng đá trọng lượng 600 N lên cách tác dụng lực 200 N vào đầu đòn bẩy làm cho đầu đòn bẩy dịch chuyển 80 cm (hình) a) Tảng đá dịch chuyển đoạn 25 cm Tính hiệu suất địn bẩy b) Trên thực tế, địn bẩy khơng tuyệt đối cứng nên b ị cong t ảng đá ch ỉ d ịch chuyển 20 cm (hình) Tính hiệu suất đòn bẩy Hướng dẫn giải a) Hiệu suất đòn bẩy: b) Hiệu suất đòn bảy thực tế là: Ví dụ (SBT KNTT): Trên cơng trường xây dựng, người cơng nhân sử dụng rịng r ọc đ ưa vật liệu lên cao Do ảnh hưởng thời tiết nên hệ thống ròng rọc dây n ối b ị b ẩn rỉ sét Người công nhân phải dùng lực có độ lớn 90N để nâng v ật có tr ọng l ượng 70N lên độ cao 8m Tính hiệu suất rịng rọc Hướng dẫn giải - Cơng cần thiết để đưa vật có trọng lượng 70N lên cao 8m là: - Công thực tế người công nhân để nâng vật lên cao 8m: - Hiệu suất rịng rọc: Ví dụ 10 (SBT KNTT): Một bánh mì bơ cung cấp lượng 415 cal Một người có khối lượng 60 kg ăn hết bánh mì leo núi Tính đ ộ cao t ối đa mà ng ười leo lên Biết hiệu suất chuyển hóa lượng thành c ng ười trung bình 17% gia tốc trọng trường Hướng dẫn giải - Năng lượng chuyển hóa thành để leo núi là: - Độ cao tối đa mà người len lên được: - Bài tập trắc nghiệm Câu 1: (SBT CTST) Phát biểu sau không nói hiệu suất? A Hiệu suất động nhỏ B Hiệu suất đặc trưng cho mức độ hiệu động C Hiệu suất động xác định tỉ số gi ữa cơng su ất có ích cơng suất toàn phần D.Hiệu suất xác định tỉ số lượng đ ầu l ượng đ ầu vào Câu 2: (SBT KNTT) Hiệu suất tỉ số A lượng hao phí lượng có ích B lượng có ích lượng hao phí C lượng hao phí lượng tồn phần D.năng lượng có ích lượng toàn phần Câu 3: (SBT KNTT) Hiệu suất cao A tỉ lệ lượng hao phí so với lượng toàn phần lớn B lượng tiêu thụ lớn C lượng hao phí D.tỉ lệ lượng hao phí so với lượng tồn phần Câu 4: Hiệu suất q trình chuyển hóa cơng kí hi ệu H V ậy H ln có giá trị A H > Câu 5: B H = C H < D Một máy bơm nước giây bơm 15 lít nước lên bể độ cao 10m Hi ệu suất máy bơm 0,7 Lấy g = 10m/s Biết khối lượng riêng nước Sau nửa máy bơm thực công A 1500kJ Câu 6: B.3875kJ C 1890kJ D 7714kJ Một động có cơng suất tiêu thụ 5kW kéo m ột vật có tr ọng l ượng 12kN lên cao 30m theo phương thẳng đứng thời gian 90s v ới v ận t ốc không đ ổi Hi ệu suất động A 100% B.80% C 60% D 40% Câu 7: Một máy bơm nước có cơng suất 1,5kW, hiệu su ất 70% Lấy g = 10m/s Biết khối lượng riêng nước Dùng máy để bơm nước lên độ cao 10m, sau nửa máy bơm lên bể lượng nước A.18,9m3 Câu 8: B 15,8m3 C 94,5m3 D 24,2m3 (SBT KNTT): Một động điện thiết kế để kéo thùng than kh ối l ượng 400 kg từ mỏ có độ sâu 1200 m lên mặt đất thời gian phút Hi ệu su ất c đ ộng 80% Lấy A 7,8 kW Câu 9: Cơng suất tồn phần động B 9,8 kW C 31 kW D.49 kW Để đưa vật có khối lượng 250Kg lên độ cao 10m ng ười ta dùng m ột h ệ th ống gồm ròng rọc cố định, ròng rọc động Lúc l ực kéo dây đ ể nâng v ật lên F1 = 1500N Hiệu suất hệ thống là: A 80% B.83,3% C 86,7% D 88,3% Câu 10: Người ta dùng mặt phẳng nghiêng có chiều dài 5m đ ể kéo m ột v ật có kh ối lượng 300Kg với lực kéo 1200N Biết hiệu suất mặt ph ẳng nghiêng 80% Tính chiều cao mặt phẳng nghiêng? A.1,6 m B m C 16 m D 1,2 m Câu 11 Hiệu suất tỷ số A lượng hao phí lượng có ích B lượng có ích lượng hao phí C lượng hao phí lượng tồn phần D lượng có ích lượng tồn phần Câu 12: Hiệu suất cao A tỉ lệ lượng hao phí so với lượng tồn phần lớn B lượng tiêu thụ lớn C lượng hao phí D tỉ lệ lượng hao phí so với lượng tồn phần Câu Một em bé nặng 20 kg chơi cầu trượt từ tr ạng thái đứng yên đ ỉnh c ầu tr ượt dài m, nghiêng góc 400 so với phương nằm ngang (hình) Khi đến chân c ầu trượt, t ốc đ ộ c em bé 3,2 m/s Lấy gia tốc trọng trường 10 m/s2 a) Tính độ lớn lực ma sát tác dụng lên em bé b) Tính hiệu suất trình chuyển thành động c em bé Câu 4: Một bóng có khối lượng 200 g ném thẳng đứng lên cao với vận tốc ban đầu 15 m/s Nó đạt độ cao 10 m so với vị trí ném Lấy g = 9,8 m/s 2, tính tỉ lệ vật bị biến đổi lực cản khơng khí với ban đầu ( Đs :12%) Câu 5: Một công nhân xây dựng sử dụng ròng rọc để kéo thùng sơn nặng 27 kg lên dàn giáo cao 3,1 m so với mặt đất (Hình 27.1) Lực mà người cơng nhân kéo theo phương thẳng đứng có độ lớn 310 N Lấy g = 9,8 m/s2 a Tính cơng mà người thợ thực (961J) b Tính phần cơng có ích dùng để kéo thùng sơn ( 820,3J) c Tính hiệu suất q trình ( 85,4%) Câu 6: Một vận động viên nhảy dù có khối lượng 70 kg thực động tác nhảy dù từ độ cao 500 m so với mặt đất Sau đoạn đường rơi tự vận động viên bật dù tiếp đất với vận tốc m/s Lấy g = 9,8 m/s2 a Tính vận động viên so với mặt đất trước nhảy dù (343.000J) b Tính động vận động viên tiếp đất ( 2.240J) c Tính cơng lực cản khơng khí (-340.760J) Câu 7: Mực nước bên đập ngăn nước nhà máy thủy điện có độ cao 20 m so với cửa xả với tốc độ 16 m/s Tính tỉ lệ phần nước chuyển hóa thàng động Câu 8: Một tàu lượn siêu tốc có điểm cao cách điểm thấp 94,5 m theo phương thẳng đứng Tàu lượn thả không vận tốc ban đầu từ điểm cao a Tìm vận tốc cực đại mà tàu lượn đạt (43.04m/s) b Trên thực tế, vận tốc cực đại tàu lượn đạt 41,1 m/s Tính hiệu suất trình chuyển đổi thành động tàu lượn (91.2%) Câu 9: Một người sử dụng đòn bẩy để nâng tảng đá trọng lượng 600 N lên cách tác dụng lực 200 N vào đầu đòn bẩy làm cho đầu đòn bẩy dịch chuyển 80 cm (Hình 27.3a) (93,75% 75%) Câu 10: Một người chạy lên đoạn dốc, người có khối lượng 60kg, hết 4s, độ cao đoạn dốc 4,5m Xác định cơng suất người chạy ( tính theo đơn vị W mã lực) ( 661,5J=0,88Hp) Câu 11: Một máy bơm nước đưa nước từ mặt đất lên độ cao 10m, nước bơm với lưu lượng 30kg/ phút với tốc độ khơng đổi Tính cơng suất máy bơm thực để làm cơng viêc theo đơn vị mã lực Xem máy hoạt động với hiệu suất gần 100% (4900W= 6571Hp) Câu 12: Một xe bán tải có khối lượng 1,5 tấn, hiệu suất xe 18 % Tìm số lít xăng cần dùng để tăng tốc từ trạng thái nghỉ đến tốc độ 15 m/s Biết lượng chứa 3,8 lít xăng 1,3.108 J (0,027lit)