Gazmarket59.ru

Газ Маркет 59
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Тепловая мощность тока физика задачи с решениями

Работа и мощность тока

Автор статьи — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Темы кодификатора ЕГЭ: работа электрического тока, закон Джоуля–Ленца, мощность электрического тока.

Электрический ток снабжает нас энергией. Сейчас мы будем учиться эту энергию вычислять.

Откуда вообще берётся эта энергия? Она возникает за счёт работы электрического поля по передвижению свободных зарядов в проводнике. Поэтому нахождение работы поля — наша первая задача.

Физика ВСОШ 2021 — 10 класс, задачи, решение, ответы

Студент Петя решил сварить пельмени и вскипятил воду в кастрюле на электроплите. Но когда вода закипела, Петя по невнимательности достал из холодильника лед вместо пельменей и бросил его в воду.

Что произойдет с водой в кастрюле в первые секунды, пока лед не растаял?

  • Кипение прекратится, вода остынет
  • Кипение прекратится, температура воды не изменится
  • Кипение не прекратится, температура воды не изменится
  • Кипение не прекратится, вода остынет

Какой станет температура воды в кастрюле после попадания в нее льда массой 200 г при температуре 0 °C, если начальная масса воды в кастрюле равнялась 3 кг? Считайте, что плита в это время не нагревает воду. Удельная теплота плавления льда А = 335 кДж/кг, удельная теплоемкость воды c = 4200 Дж/(кг.°C)., Ответ выразите в градусах Цельсия, округлив до десятых.

Сколько времени с момента попадания в воду льда должно пройти, чтобы лед полностью растаял и вода вновь закипела, если мощность электроплиты 2 кВт? Теплопотерями пренебречь.

Ответ выразите в секундах, округлив до десятых.

№ 2

Будут ли гореть все лампы в схеме, указанной на рисунке?

  • Да
  • Нет
  • Да, но только если все лампы одинаковые
  • Ответ зависит от полярности источника
  • Среди вышеперечисленных ответов нет правильного

Определите силу тока через источник напряжения при таком соединении? Все лампы одинаковы, их сопротивление постоянно и равно R = 5 0м. U = 20 в. Ответ выразите амперах округлите до сотых.

Найдите отношение мощностей, потребляемых цепью от источника питания, для схем, приведенных на рисунках (отношение мощности правой схемы к мощности левой). Ответ округлите до сотых.

Решение:

Гореть будут только 4 нижних лампы, с одинаковым накалом, поскольку соединены последовательно. Лампы из верхней пятёрки гореть не будут вообще, потому что начало и конец этой цепи подключены к одной и той же точки, то есть нет разности потенциалов, которая создавала бы в ней ток.

Ну а ток через нижние 4 лампы — 1 ампер. Считается в уме (4х5/20).

Мощность, отдаваемая источником напряжения, считается как U²/R. Стало быть, при одинаковых источниках напряжения отношение мощности будет обратным отношению сопротивлений нагрузки.

В левой схеме нагрузка составляет 3 2/3 (в попугаях), в правой схеме все лампы соединены последовательно, поэтому нагрузка — 4 попугая. Поэтому и отношение мощностей будет 4/3,667.

3

Пункт А находится на расстоянии L = 400 км от пункта В, строго на юге от него. Обычно без ветра самолет пролетает расстояние от А до В за tо = 2 часа с постоянной скоростью. Однажды пилот не заметил, что с севера дует ветер со скоростью V0 = 50 км/ч.

Как изменится продолжительность полета в этом случае?

  • Увеличится
  • Уменьшится
  • Не изменится
  • Нельзя дать однозначный ответ
Читайте так же:
Тепловой пожарный извещатель не потребляющий тока

Сколько времени займет этот полет из А в В? Ответ дайте в часах, округлите до сотых.

Сколько времени занял бы полет, если бы ветер закончился после первого часа полета? Ответ дайте в часах, округлите до сотых.

Решение:

Поскольку, собственная скорость самолёта составляет:

400км / 2ч = 200км/ч,

то северный ветер только увеличит его скорость, поскольку будет попутным, соответственно, время полёта самолёта при этом уменьшится.

Сказать на сколько именно увеличится скорость самолёта при попутном ветре со скоростью в 50км/ч, точно сказать невозможно, ибо это зависит от аэродинамических показателей самолёта, ясно одно, что на эти лишние 50км/ч ветер самолёта не разгонит.

Но, чтобы не гадать на кофейной гуще, положим, что ветер разгоняет самолёт на эти 50км/ч, обеспечивая ему скорость 250км/ч. Тогда его время в пути составит:

400км / 250 км/ч = 1.60ч,

если же ветер прекратиться через час поле начала полёта, то за этот час самолёт преодолеет 250км и ему останется лететь:

400км — 250км = 150км, которые самолёт преодолеет за:

150км / 200км/ч = 0.75ч, а тогда его общее время в пути составит:

№ 4

Маленький гладкий шарик массой м = 2 кг скользит по горизонтальному полу со скоростью = 1.5 м/с, направленной под углом — 45*(градусов) к dертикальной стенке, стоящей на пути шарика. На рисунке показан вид сверху, момент времени шарик находился на расстоянии s = 200 см от стенки.

Укажите в каком направлении будет двигаться шарик после абсолютно упругого удара о стенку

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

Сколько времени будет двигаться шарик от начального положения до удара о стенку? Ответ запишите в секундах и округлите до десятых.

Определите среднее значение силы, действовавшей на шарик со стороны стенки во время удара, если известно, что продолжительность удара: Дельтаt — 0.05 с. Ответ запишите в Ньютонах и округлите до целых.

Решение занимает время, наберитесь терпения и следите за обновлениями статьи…

Работа и мощность в механике

Работа в механике

Для работы существует множество определений. Нас в данном случае интересует лишь одно:

Механическая работа – скалярная физическая величина, равная произведению силы, действующей на тело, на модуль перемещения, которое совершает тело под действием этой силы.

Если направления векторов силы и перемещения не совпадают, в определение добавляется третий множитель: косинус угла альфа между векторами.

Единица измерения работы: Джоуль

Мощность в механике

Мощность показывает, какая работа совершается за единицу времени.

Механическая мощность – скалярная физическая величина, равная отношению работы ко времени, за которое она совершалась.

Мощность измеряется в Ваттах.

Нужна помощь в решении задач и других заданий? Обращайтесь в профессиональный студенческий сервис.

Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.

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

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

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

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

Читайте так же:
Устранение теплового действия тока

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

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

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

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

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

Читайте так же:
Мощность тепловыделения при протекании тока

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:

Читайте так же:
Тепловоз с электрической передачей постоянного тока

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

Задачи на нахождение силы тока в цепи, напряжения. Как решать задачи на закон Ома.

Задачи на силу тока в основном касаются определения силы тока, напряжения и сопротивления. В данном разделе Вы найдете формулы для решения задач. Мы разберем решение типичных элементарных задач, используя закон Ома.

Задача 1. Сила тока

Через нить накаливания лампочки от карманного фонарика за 2 мин проходит электрический заряд, равный 30 Кл. Определите силу тока в этой лампочке.

Дано:Решение
q = 30 КлСила тока I определяется по формуле
t = 2 мин120 сI= q/t
I – ?I = 30Кл/120с = 0,25А = 250м А

Сила тока. Решение задач

Ответ: I = 250 мА

Задача 2. Напряжение в цепи

Электродвигатель включен в электрическую цепь с напряжением 24В. Определите заряд, прошедший через электродвигатель, если при этом была совершена работа, равная 84 кДж

Дано:Решение
U = 24 ВНапряжение на электродвигателе определяется по формуле
А = 84 кДж84000 ДжU=A/q
q= A/U
q – ?Q = 84000 Дж/24 В = 3500 Кл

Напряжение в цепи. Решение задач

Ответ: q = 3500 Кл

Задача 3. Закон Ома сила тока

Определите силу тока в кипятильнике, включенном в сеть с напряжением 220 В, если сопротивление спирали составляет 55 Ом.

Дано:Решение
U = 220 ВСилу тока в кипятильнике можно определить, воспользовавшись законом Ома
R = 55 ОмІ=U/R
І – ?І = 220 B/55 Ом = 4 А

Сила тока по закону Ома. Решение задач

Задача 4. Закон Ома напряжение

Какое напряжение нужно приложить к концам проводника сопротивлением 5 Ом, тобі по проводнику пошел ток с силой тока, равной 300 мА

Дано:Решение
R = 5 ОмНеобходимое напряжение можно определить, воспользовавшись законом Ома
І = 300 мА0.3 AІ=U/R
U = IR
U – ?U = 0,3 А * 5 Ом = 1,5 В

Напряжение в сети. Закон Ома

Задача 5. Сопротивление по закону Ома

Определите cопротивление резистора, если за время 10 мин через него проходит заряд 200 Кл. Напряжение на концах резистора равно 6 В.

Дано:Решение
t = 10 мин q = 200 Кл U = 6 В600 сСопротивление резистора можно определить, воспользовавшись законом Ома
І=U/R
R=U/I
Поскольку значение силы тока I не задано по условию задачи, его можно определить по формуле
I=q/t
Подставив формулу силы тока в формулу сопротивления, получим
R=Ut/q
R – ?R = 6 В *600с/200 Кл = 18 Ом

Сопротивление по закону Ома

Рекомендуем к просмотру:

  • Реле напряжения для квартиры. Схемы подключения
  • Где используются принципиальные электрические схемы…
  • Как и чем заряжать li-ion (Li-po) аккумулятор?…
  • Как лучше всего соединить медный и алюминиевый…
  • Параллельное и последовательное соединение…
  • Конвертер величин онлайн. Как перевести единицы…

Коэффициент полезного действия

При выполнении необходимой (полезной) работы, например, механической, приходится выполнять работу большую по величине, так как в реальности существуют силы сопротивления и часть энергии подвержена диссипации (рассеиванию). Эффективность совершения работы определяется при помощи коэффициента полезного действия ($eta $), при этом:

где $P_p$ — полезная мощность; $P$ — затраченная мощность. Из выражения (5) следует, что полезная мощность может быть найдена как:

[P_p=eta P left(6right).]

Решение примеров

Задача 1. Поезд на скорости 54 км/ч развивает мощность 720 кВт. Нужно вычислить силу тяги силовых агрегатов. Решение: чтобы найти мощность, используется формула N=F x v. Если перевести скорость в единицу СИ, получится 15 м/с. Подставив данные в уравнение, определяется, что F равно 48 kН.

Читайте так же:
Теплота выделяющаяся под действием тока

Задача 2. Масса транспортного средства соответствует 2200 кг. Машина, поднимаясь в гору под уклоном в 0,018, проходит расстояние 100 м. Скорость развивается до 32,4 км/ч, а коэффициент трения соответствует 0,04. Нужно определить среднюю мощность авто при движении. Решение: вычисляется средняя скорость — v/2. Чтобы определить силу тяги мотора, выполняется рисунок, на котором отображаются силы, воздействующие на машину:

  • тяжесть — mg;
  • реакция опоры — N;
  • трение — Ftr;
  • тяга — F.

Первая величина вычисляется по второму закону Ньютона: mg+N+Ftr+F=ma. Для ускорения используется уравнение a=v2/2S. Если подставить последние значение и воспользоваться cos, получится средняя мощность. Так как ускорение считается постоянной величиной и равно 9,8 м/с2, поэтому v= 9 м/с. Подставив данные в первую формулу, получится: N= 9,5 kBt.

При решении сложных задач по физике рекомендуется проверить соответствие предоставленных в условиях единиц измерения с международными стандартами. Если они отличаются, необходимости перевести данные с учётом СИ.

Решение задач

Задачи, связанные с нахождением фундаментальных электрических величин, обычно простые. Но для их решения понадобится не только знать несколько формул, но и единицы измерения в СИ. В Международной системе сила тока измеряется в амперах, напряжение — вольтах, сопротивление — омах, мощность — ваттах. Нередко приходится сталкиваться с большими числами или, наоборот, маленькими, поэтому для упрощения записи используют приставки: микро, нано, кило, мега.

Вот некоторые из типовых заданий, рассчитанных на самостоятельную проработку в рамках уроков по физике для 8 класса:

  1. Определить напряжение на резисторе, обладающем сопротивлением 10 Ом, если через него проходит ток силой в 1 ампер. Это простой пример, решаемый с помощью закона Ома. Согласно ему I = U/R, следовательно: U= I*R. Подставив исходные данные, можно выполнить вычисления: U= 1 A*10 Ом = 10 В.
  2. Найти мощность устройства, если его сопротивление равняется 1 кОм, при создаваемой разности потенциалов 10 вольт. Чтобы вычислить P, нужно определить потребление тока: I =U/R = 10/1000 = 0,01 A. Теперь воспользовавшись формулой мощности, можно найти нужный параметр: P = I*U = 0,01*10 = 0,1 Вт.
  3. Электрическая лампа включена в сеть с напряжением 220 В. Найти значение тока, проходящего через спираль, если сопротивление проводника равняется 30 Ом. По закону: I = U/R = 220/3 = 7,3 А.
  4. При напряжении 220 вольт значение тока, проходящего через дроссель, составляет 5 А. Вычислить, как изменится I, если напряжение увеличится на 20 вольт. Исходя из того, что сопротивление постоянное, можно составить пропорцию: U1 / I1 = U2/I2. Напряжение для второго случая возможно определить из выражения: U 2 = U + U 1 = 220 + 20 = 240 В. Отсюда I2 = I1 * U2 / U 1 = 5 А * 240 В / 220 В = 5,45 A.

Формула зависимости тока от напряжения, полученная экспериментальным путём, стала основополагающей в развитии электротехники и электроники. Связь между величинами оказалась пропорциональной с учётом коэффициента, получившего название сопротивление. Причём его значение зависит от рода материала и размеров тела.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector