Задание 22

Комбинированная расчётная задача (высокий уровень) · 90 заданий

Задание №22
№22
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 к…
Количество теплоты. Теплоёмкость
Задание №22
№22
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 бенз…
Количество теплоты. Теплоёмкость
Задание №22
№22
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
№22
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
№22
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
№22
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
№22
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
№22
Металлический шар массой m 1 = 2 кг упал на свинцовую пластину массой m 2 = 1 кг и остановился. При этом пластина нагрелась на 3,2 °С. С какой высоты…
Закон сохранения энергии
Задание №22
№22
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 количеств…
Кинетическая и потенциальная энергия
Задание №22
№22
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
№22
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
№22
Имеются два одинаковых электрических нагревателя мощностью 600 Вт каждый. Сколько воды можно нагреть на 30 °С за 14 мин., если нагреватели включены по…
Количество теплоты. Теплоёмкость

Задание №22 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Электровоз, работающий при напряжении 3 кВ и потребляющий ток, равный 1,6 кА, развивает при скорости 12 $\frac{м}{с}$ силу тяги 340 кН. Чему равен КПД двигателя электровоза?

Ваше решениедо 3 баллов

Запишите решение задачи...

Решение

Решение.

Для решения задачи запишем краткое условие, переведя все величины в систему СИ.

Дано:
$U = 3 \text{ кВ} = 3000 \text{ В}$
$I = 1,6 \text{ кА} = 1600 \text{ А}$
$v = 12 \text{ м/с}$
$F = 340 \text{ кН} = 340000 \text{ Н}$
$\eta - ?$

Анализ и физические законы:
1. Коэффициент полезного действия (КПД) электровоза $\eta$ определяется как отношение полезной мощности $P_{\text{пол}}$ к затраченной (полной) мощности $P_{\text{затр}}$ :
$\eta = \frac{P_{\text{пол}}}{P_{\text{затр}}} \cdot 100\%$

2. Полезная мощность — это механическая мощность, которую развивает электровоз при движении с постоянной скоростью под действием силы тяги:
$P_{\text{пол}} = F \cdot v$

3. Затраченная мощность — это электрическая мощность, потребляемая двигателем из сети:
$P_{\text{затр}} = U \cdot I$

4. Объединим формулы в одну рабочую формулу для расчёта КПД:
$\eta = \frac{F \cdot v}{U \cdot I} \cdot 100\%$

Вычисления:
Подставим числовые значения в полученную формулу:
$\eta = \frac{340000 \text{ Н} \cdot 12 \text{ м/с}}{3000 \text{ В} \cdot 1600 \text{ А}} \cdot 100\%$
$\eta = \frac{4080000}{4800000} \cdot 100\%$
$\eta = 0,85 \cdot 100\% = 85\%$

Проверка размерности:
$[\eta] = \frac{\text{Н} \cdot \text{м/с}}{\text{В} \cdot \text{А}} = \frac{\text{Вт}}{\text{Вт}} = 1$ (величина безразмерная, выражается в долях или процентах).

Ответ: $\eta = 85\%$

Источник: ФИПИ