Bài tập Bài 24. Công suất có đáp án

Để xác định được sự nhanh chậm của việc thực hiện công ta cần xác định công thực hiện được trong một đơn vị thời gian.

Lực phát động để thực hiện công trong trường hợp này có độ lớn bằng trọng lượng của xô vữa. Phương thẳng đứng, chiều hướng lên (cùng chiều chuyển động của vật).

- Công do người công nhân 1 thực hiện là:

A₁ = P₁.h₁ = m₁.g.h₁ = 20.10.10 = 2000 J

- Công do người công nhân 2 thực hiện là:

A₂ = P₂.h₂ = m₂.g.h₂ = 21.10.11 = 2310 J

Bảng 24.1

- Để xác định được ai là người thực hiện công nhanh hơn, ta so sánh công do 2 người thực hiện trong 1 giây. Ai thực hiện công lớn hơn thì người đó thực hiện công nhanh hơn.

+ Công do người công nhân 1 thực hiện trong 1 s là: $\frac{2000}{10}=200J/s$

+ Công do người công nhân 2 thực hiện trong 1 s là: $\frac{2310}{20}=115,5J/s$

Nhận xét: Trong cùng 1 giây, người công nhân 1 thực hiện được công lớn hơn. Do đó, người công nhân 1 thực hiện công nhanh hơn.

a) Đổi 24 h = 86400 s

Trong một ngày – đêm trung bình trái tim thực hiện một công là:

$A_1={\text{P}}_1.t_1=3.86400=259200J$

b) Đổi 70 năm = 25550 ngày (1 năm thường có 365 ngày)

- Một người sống 70 tuổi thì công của trái tim thực hiện là:

$A_2={\text{P}}_2.t_2=259200.25550=6622560000J$

- Một ô tô tải muốn thực hiện được công này phải thực hiện trong thời gian là:

$t_3=\frac{A_2}{{\text{P}}_3}=\frac{6622560000}{{3.10}^5}\text{=}22075,2s=6,132h$

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.

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.

Ví dụ:

- Xe máy bắt đầu di chuyển nên đi bằng số thấp vì lúc đó xe bắt đầu chuyển động, cần lực phát động lớn.

- Xe máy đi trên đường ngoài đô thị, có ít phương tiện đi lại nên đi bằng số cao để tăng tốc độ cho xe và giảm lực phát động, bảo vệ động cơ được bền hơn.

- Xe máy lên dốc nên đi bằng số thấp vì cần tăng lực phát động.

Công suất trung bình của động cơ là:

$\text{P}=\frac{A}{t}\text{=}\frac{F.s}{t}\text{=}\frac{20000.18}{10}\text{=}36000W=36kW$

Đổi 1 tấn = 1000 kg; 5 kW = 5000 W; 54 km/h = 15 m/s

- Khi xe ô tô chuyển động thẳng đều:$F_{ms}\text{'}=F_k\text{'}=\frac{\text{P\hspace{0.17em}'}}{v}=\frac{5000}{15}=\frac{1000}{3}N$

- Hệ số ma sát là: $\mu =\frac{F_{ms}\text{'}}{m.g}=\frac{\frac{1000}{3}}{1000.10}=\frac{1}{30}$

- Khi ô tô chuyển động lên dốc, các lực tác dụng lên ô tô được biểu diễn như sau:

- Lực kéo ô tô khi lên dốc có giá trị là:

$F_k=F_{ms}+P_1=\mu .m.g.\cos \alpha +m.g.\sin \alpha$

$=\frac{1}{30}\mathrm{.1000.10.}\cos 2,3+\mathrm{1000.10.}\sin 2,3=734,38N$

- Để có thể lên dốc với tốc độ như cũ, ô tô phải hoạt động với công suất là:

$\text{P}=F_k.v=734,38.15=11015,7W$

1. Để đo thời gian lên cầu thang.

- Dụng cụ: Đồng hồ bấm giây.

- 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.

2. Kế hoạch hoạt động để xác định công suất khi lên thang gác của 5 bạn học sinh.

a) Mục đích của hoạt động: Xác định công suất khi lên thang gác của 5 bạn học sinh có trọng lượng khác nhau.

b) Dụng cụ cần sử dụng: đồng hồ bấm giây, cân y tế, thước cuộn, giấy, bút, máy tính bỏ túi.

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: $\text{P}=\frac{A}{t}$ , ghi số liệu vào bảng.

Ví dụ: Một gàu nước khối lượng 10 kg được kéo đều lên cao 5 m trong khoảng thời gian 1 phút 40 giây. Công suất trung bình của lực kéo bằng bao nhiêu? (Lấy g = 9,8 m/s²)

Hướng dẫn giải:

Đổi 1 phút 40 giây = 100 s

- Công của lực kéo thực hiện khi kéo vật lên cao 5 m là:

A = P.h = m.g.h = 10.10.5 = 500 (J)

- Công suất trung bình của lực kéo bằng:

  $\text{P}=\frac{A}{t}=\frac{500}{100}=5\left(W\right)$