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 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Электровоз движется с постоянной скоростью 13 $\frac{м}{с}$ , развивая при этой скорости силу тяги 216 кН. КПД двигателя электровоза 78%. Чему равна сила тока в обмотке электродвигателя, если напряжение сети 3000 В?

Ваше решениедо 3 баллов

Запишите решение задачи...

Решение

Решение.

Для решения задачи запишем условие и переведём все величины в систему СИ.

Дано:
$v = 13 \text{ м/с}$
$F = 216 \text{ кН} = 216 \cdot 10^3 \text{ Н}$
$\eta = 78\% = 0,78$
$U = 3000 \text{ В}$
$I - ?$

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

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

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

4. Подставим выражения для мощностей в формулу КПД:
$\eta = \frac{F \cdot v}{U \cdot I}$

5. Из полученного уравнения выразим искомую силу тока $I$ :
$I = \frac{F \cdot v}{\eta \cdot U}$

Вычисления:
Подставим числовые значения в рабочую формулу:
$I = \frac{216 \cdot 10^3 \text{ Н} \cdot 13 \text{ м/с}}{0,78 \cdot 3000 \text{ В}}$

Проведём промежуточные расчеты:
$I = \frac{2808000}{2340} \text{ А}$
$I = 1200 \text{ А}$

Проверка размерности:
$[I] = \frac{\text{Н} \cdot \text{м/с}}{\text{В}} = \frac{\text{Дж/с}}{\text{В}} = \frac{\text{Вт}}{\text{В}} = \text{А}$

Ответ: 1200 А

Источник: ФИПИ