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
Троллейбус движется равномерно и прямолинейно. Сила тока в обмотке электродвигателя равна 40 А, напряжение равно 550 В. С какой скоростью движется троллейбус, если сила сопротивления движению составляет 2,2 кН? (Потерями энергии в электродвигателе и других механизмах троллейбуса пренебречь.)
Решение
Решение.
Для решения задачи проанализируем превращение энергии в троллейбусе. По условию потерями энергии можно пренебречь, значит, вся электрическая мощность, потребляемая двигателем, расходуется на совершение механической работы по преодолению силы сопротивления движению.
Дано:
I=40 А
U=550 В
Fсопр=2,2 кН =2200 Н
η=100% (потерями пренебречь)
------------------
v−?
Физические законы и формулы:
1. Мощность электрического тока Pэл определяется по формуле:
Pэл=U⋅I
2. Механическая мощность Pмех при равномерном движении тела со скоростью v под действием силы F равна:
Pмех=F⋅v
Так как троллейбус движется равномерно, сила тяги двигателя Fтяги по модулю равна силе сопротивления Fсопр:
Fтяги=Fсопр
3. Согласно условию (отсутствие потерь), электрическая мощность равна механической:
Pэл=Pмех
Вывод рабочей формулы:
Приравняем выражения для мощностей:
U⋅I=Fсопр⋅v
Отсюда выразим скорость v:
v=FсопрU⋅I
Расчёт:
Подставим числовые значения в СИ:
v=2200 Н550 В⋅40 А=2200 Н22000 Вт=10 м/с
Проверим размерность:
[v]=НВ⋅А=НВт=НДж/с=с⋅НН⋅м=м/с.
Результат соответствует единице измерения скорости.
Ответ: 10 м/с
Источник: ФИПИ