Комбинированная расчётная задача (высокий уровень) · 90 заданий
- Задание №22№22Сложное
Сжигая 40 г керосина, воду массой 2,5 кг нагревают от 20°С до 100°С и частично переводят в пар. Сколько воды превратилось в пар, если при сгорании кер…
Количество теплоты. Теплоёмкость
- Задание №22№22Сложное
Сжигая 80 г бензина, воду массой 5 кг нагревают от 20°С до 100°С и частично переводят в пар. Сколько воды превратилось в пар, если при сгорании бензин…
Количество теплоты. Теплоёмкость
- Задание №22№22Лёгкое
Электродвигатель постоянного тока работает при напряжении 220 В и силе тока, равной 40 А. Полезная мощность двигателя равна 6,5 кВт. Чему равен КПД эл…
Работа и мощность электрического тока
- Задание №22№22Лёгкое
Определите напряжение на концах реостата, если мощность, потребляемая реостатом, равна 30 Вт. Реостат изготовлен из никелиновой проволоки длиной 6 м и…
Электрическое сопротивление
- Задание №22№22Среднее
В алюминиевый калориметр массой 50 г налито 120 г воды и опущена спираль сопротивлением 2 Ом, подключённая к источнику тока напряжением 15 В. За какое…
Количество теплоты. Теплоёмкость
- Задание №22№22Среднее
Конькобежец массой 60 кг, стоя на коньках на льду, бросает в горизонтальном направлении предмет массой 1 кг со скоростью 24 м/с и откатывается на 40 с…
Сила трения
- Задание №22№22Среднее
В алюминиевый калориметр массой 50 г налито 120 г воды и опущен электрический нагреватель мощностью 12,5 Вт. За какое время калориметр с водой нагреет…
Количество теплоты. Теплоёмкость
- Задание №22№22Среднее
Металлический шар массой m₁= 2 кг упал на свинцовую пластину массой m₂= 1 кг и остановился. При этом пластина нагрелась на 3,2°С. С какой высоты упал…
Закон сохранения энергии
- Задание №22№22Лёгкое
Гиря падает на землю, ударяется о препятствие и нагревается от 30°С до 100°С. Чему была равна скорость гири перед ударом? Считать, что всё количество…
Кинетическая и потенциальная энергия
- Задание №22№22Среднее
Электрический нагреватель за 20 мин доводит до кипения 2,2 кг воды, начальная температура которой равна 10° С. Сила тока в нагревателе равна 7 А, КПД…
Количество теплоты. Теплоёмкость
- Задание №22№22Среднее
Высота плотины гидроэлектростанции (ГЭС) составляет 20 м, КПД ГЭС равен 90%. Сколько часов может светить лампа мощностью 40 Вт при прохождении через п…
Кинетическая и потенциальная энергия
- Задание №22№22Среднее
Имеются два одинаковых электрических нагревателя мощностью 600 Вт каждый. Сколько воды можно нагреть на 30°С за 14 мин., если нагреватели включены пос…
Количество теплоты. Теплоёмкость
Электровоз, работающий при напряжении 3 кВ, развивает при скорости 12
силу тяги 340 кН. КПД двигателя электровоза равен 85%. Чему равна сила тока в обмотке электродвигателя?
Решение
Решение.
Дано:
U=3 кВ=3000 В
v=12 м/с
F=340 кН=340000 Н
η=85%=0,85
__________________
I−?
Анализ и физические законы:
1. Коэффициент полезного действия (КПД) электровоза определяется как отношение полезной мощности к затраченной (полной) мощности:
η=PзатратPполез.
2. Полезная мощность Pполез — это механическая мощность, которую развивает электровоз при движении. Она вычисляется через силу тяги F и скорость v:
Pполез=F⋅v.
3. Затраченная мощность Pзатрат — это электрическая мощность, потребляемая двигателем из сети. Она вычисляется через напряжение U и силу тока I:
Pзатрат=U⋅I.
4. Подставим выражения для мощностей в формулу КПД:
η=U⋅IF⋅v.
Вывод рабочей формулы:
Из полученного уравнения выразим искомую силу тока I:
I=η⋅UF⋅v.
Вычисления:
Подставим числовые значения из условия задачи в СИ:
I=0,85⋅3000 В340000 Н⋅12 м/с
I=25504080000 А
I=1600 А.
Проверка размерности:
[I]=ВН⋅м/с=ВДж/с=ВВт=А.
Размерность соответствует силе тока.
Ответ: I=1600 А.
Источник: ФИПИ