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
Транспортер равномерно поднимает груз массой 190 кг на высоту 9 м за 50 с. Сила тока в электродвигателе равна 1,5 А. КПД двигателя транспортера составляет 60%. Определите напряжение в электрической сети.
Решение
Решение.
Для решения задачи запишем условие и переведем все величины в систему СИ.
Дано:
m=190 кг
h=9 м
t=50 с
I=1,5 А
η=60%=0,6
g=10 м/с2 (ускорение свободного падения)
U−?
Анализ и физические законы:
1. Коэффициент полезного действия (КПД) двигателя η определяется как отношение полезной работы Aпол к затраченной работе Aзатр:
η=AзатрAпол.
2. Полезная работа в данном случае заключается в подъеме груза массой m на высоту h. Она равна изменению потенциальной энергии груза:
Aпол=mgh.
3. Затраченная работа — это работа электрического тока, которую совершает двигатель за время t. Она вычисляется по формуле:
Aзатр=UIt, где U — искомое напряжение, I — сила тока.
4. Подставим выражения для работ в формулу КПД:
η=UItmgh.
Вывод рабочей формулы:
Из полученного уравнения выразим напряжение U:
U=ηItmgh.
Вычисления:
Подставим числовые значения в рабочую формулу:
U=0,6⋅1,5 А⋅50 с190 кг⋅10 м/с2⋅9 м
Вычислим числитель: 190⋅10⋅9=17100 Дж.
Вычислим знаменатель: 0,6⋅1,5⋅50=0,9⋅50=45 Кл.
Находим напряжение: U=4517100=380 В.
Проверка размерности:
[U]=А⋅скг⋅м/с2⋅м=КлН⋅м=КлДж=В.
Единицы измерения соответствуют напряжению.
Ответ: 380 В.
Источник: ФИПИ