Bài toán hiệu suất lớp 10 (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập Bài toán hiệu suất lớp 10 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Bài toán hiệu suất.

Bài toán hiệu suất lớp 10 (cách giải + bài tập)

Quảng cáo

1. Phương pháp giải

- Luôn tồn tại năng lượng hao phí trong các quá trình chuyển hóa năng lượng.

- Khái niệm hiệu suất:

Bài toán hiệu suất lớp 10 (cách giải + bài tập)

- Biểu thức: H=WciWtp.100% hoặc H=PciPtp.100%

Trong đó: Pci là công suất có ích, Ptp là công suất toàn phần

- Hiệu suất của động cơ nhiệt: H=AQ.100%

Trong đó A là công cơ học mà động cơ thực hiện được, Q là nhiệt lượng mà động cơ nhận được từ nhiên liệu bị đốt cháy.

2. Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1: Để đưa một vật có khối lượng 250 kg lên độ cao 10 m người ta dùng một hệ thống gồm một ròng rọc cố định, một ròng rọc động. Lúc này lực kéo dây để nâng vật lên là F = 1500 N. Lấy g = 10 m/s2. Hiệu suất của hệ thống là:

Quảng cáo

A. 80%.

B. 83,3%.

C. 86,7%.

D. 88,3%.

Hướng dẫn giải:

Đáp án đúng là: B

Công có ích để đưa vật lên là: Aci=P.h=m.g.h=250.10.10=25000J

Do sử dụng ròng rọc động nên quãng đường sẽ tăng lên gấp đôi.

Công toàn phần do lực tác dụng thực hiện: Atp=F.2s=1500.2.10=30000J

Hiệu suất của hệ thống bằng: H=AciAtp=2500030000=0,833=83,3%

Ví dụ 2: Một ô tô chạy 100 km với lực kéo không đổi là 700 N thì tiêu thụ hết 6 lít xăng. Hiệu suất của động cơ ô tô đó là bao nhiêu? Biết năng suất tỏa nhiệt của xăng là 4,6.107 J/kg, khối lượng riêng của xăng là 700 kg/m3.

A. 86%

B. 52%

Quảng cáo

C. 40%

D. 36,23%

Hướng dẫn giải:

Đáp án đúng là: D

Công có ích để kéo xe di chuyển bằng: Aci=F.s=700.100.1000=70000000J

Công toàn phần do đốt cháy nhiệt liệu xăng:

Atp=mL=DVL=700.61000.4,6.107=193200000J

Hiệu suất của động cơ bằng: H=AciAtp=70000000193200000=0,3623=36,23%

3. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Thác nước cao 45 m, mỗi giây đổ 180 m3 nước. Người ta dùng thác nước làm trạm thủy điện với hiệu suất 85%. Biết khối lượng riêng của nước là D = 103 (kg/m3). Công suất của trạm thủy điện bằng

A. 68,85 MW.

B. 81,00 MW.

C. 95,29 MW.

D. 76,83 MW.

Quảng cáo

Đáp án đúng là: A

Khối lượng nước đổ xuống mỗi giây là: m=D.V=103.180=180000kg

Công có thể sinh ra khi nước đổ xuống đến chân thác trong mỗi giây là:

Atp=mgh=180000.10.45=81000000J

Gọi Aci là phần công có ích để phát điện trong mỗi giây

Ta có: H=AciAtpAci=H.Atp=0,85.81000000=68850000J

Suy ra công suất của máy phát điện:

P=Atpt=68850000W=68,85MW

Bài 2: Một máy bơm nước mỗi giây có thể bơm được 15 lít nước lên bể ở độ cao 10 m. Hiệu suất của máy bơm là 70%. Lấy g = 10 m/s2. Biết khối lượng riêng của nước là D = 103 (kg/m3). Sau nửa giờ máy bơm đã thực hiện một công bằng

A. 1500 kJ.

B. 3875 kJ.

C. 1890 kJ.

D. 7714 kJ.

Đáp án đúng là: B

Công có ích để đưa 15l nước lên cao 10 m trong mỗi giây là:

A=mgh=DVgh=103.15103.10.10=1500J

Công toàn phần máy bơm sinh ra trong mỗi giây là: Atp=AciH=15000,7=2142,86J

Công mà máy bơm thực hiện được sau nửa giờ:

A=P.t=2142,86.0,5.3600=3857148 J

Bài 3: Một động cơ có công suất tiêu thụ bằng 5 kW kéo một vật có trọng lượng 12 kN lên cao 30 m theo phương thẳng đứng trong thời gian 90 s với vận tốc không đổi. Hiệu suất của động cơ bằng

A. 100%.

B. 80%.

C. 60%.

D. 40%.

Đáp án đúng là: B

Công có ích để nâng vật lên là: Aci=P.h=12000.30=360000J

Công toàn phần do động cơ sinh ra là: Atp=P.t=5000.90=450000J

Hiệu suất của động cơ bằng: H=AciAtp=360000450000=0,8=80%

Bài 4: Một máy bơm nước có công suất 1,5 kW, hiệu suất 70%. Lấy g = 10 m/s2. Biết khối lượng riêng của nước là D = 103 (kg/m3). Dùng máy này để bơm nước lên độ cao 10 m, sau nửa giờ máy đã bơm lên bể một lượng nước bằng

A. 18,9 m3.

B. 15,8 m3.

C. 94,5 m3.

D. 24,2 m3.

Đáp án đúng là: A

Công toàn phần của máy bơm là: Atp=P.t

Ta có: H=AciAtpAci=Atp.H=P.t.H

Mặt khác, ta lại có Aci=mgh=DVghP.t.H=DVghV=P.t.HDgh

Lượng nước mà máy bơm lên được sau nửa giờ là:

V=P.t.HDgh=1,5.103.0,5.3600.0,7103.10.10=18,9m3

Bài 5: Một máy bơm nước có công suất 1,5 kW, hiệu suất 80%. Lấy g = 10 m/s2. Biết khối lượng riêng của nước là D = 103 (kg/m3). Người ta dùng máy bơm này để bơm nước ở dưới mặt đất lên một cái bể bơi có kích thước chiều dài 50 m, rộng 25 m và chiều cao 2 m. Biết bể bơi thiết kế ở trên tầng 2 có độ cao so với mặt đất là h = 10 m. Để bơm đầy bể thì thời gian cần thiết mà máy bơm phải hoạt động là

A. 57,87h.

B. 2 ngày.

C. 2,5 ngày.

D. 2,4 ngày.

Đáp án đúng là: D

Công toàn phần của máy bơm là: Atp=P.t

Ta có: H=AciAtpAci=Atp.H=P.t.H

Mặt khác, ta lại có Aci=mgh=DVghP.t.H=DVght=DVghP.H

Thời gian để bơm đầy bể nước bằng:

t=DVghP.H=103.50.25.2.10.101,5.103.0,8=208333,33s=2,4 ngày

Bài 6: Một động cơ điện cỡ nhỏ được sử dụng để nâng một vật có trọng lượng 2,0 N lên cao 80 cm trong 4,0 s. Hiệu suất của động cơ là 20%. Công suất điện cấp cho động cơ bằng

A. 0,080 W.

B. 2,0 W.

C. 0,80 W.

D. 200 W.

Đáp án đúng là: B

Công có ích để nâng vật lên là: Aci=P.h=2.0,8=1,6J

Công toàn phần do động cơ sinh ra bằng: Atp=P.t

Hiệu suất của động cơ: H=AciAtpP.h=H.P.tP=P.hH.t=2.0,80,2.4=2W

Bài 7: Một vật có khối lượng 10 kg chịu tác dụng của 1 lực kéo 80 N có phương hợp với độ dời trên mặt phẳng nằm ngang 300. Hệ số ma sát trượt giữa vật với mặt phẳng nằm ngang là k = 0,2. Lấy g = 10 m/s2. Hiệu suất của chuyển động khi vật đi được quãng đường 20 m là:

A. 71%.

B. 68%.

C. 85%.

D. 80%.

Đáp án đúng là: A

Công do lực tác dụng bằng: Atp=Fscosα=80.20.cos300=1385,64J

Công của lực ma sát bằng: Ams=Fmsts=kNs=kmgs=0,2.10.10.20=400J

Phần công có ích để làm vật di chuyển là: Aci=AtpAms=1385,64400=985,64J

Hiệu suất của chuyển động bằng: H=AciAtp=985,641385,64=0,71=71%

Bài 8: Biểu thức nào sau đây không phải biểu thức tính hiệu suất?

A. H=WiWtp.100%

B. H=PiPtp.100%

C. H=AQ.100%

D. H=WWt.100%

Đáp án đúng là D.

Các công thức hiệu suất:

+ H=PiPtp.100% trong đó: Pilà công suất có ích; Ptp là công suất toàn phần hay H=WiWtp.100% trong đó: Wi là năng lượng có ích; Wtp là năng lượng toàn phần.

+ Hiệu suất của động cơ nhiệt: H=AQ.100%. Trong đó A là công cơ học mà động cơ thực hiện được; Q là nhiệt lượng mà động cơ nhận được từ nhiên liệu bị đốt cháy.

Bài 9: Xác định năng lượng có ích và năng lượng hao phí khi sử dụng ròng rọc để kéo vật nặng lên cao?

A. Năng lượng có ích: hóa năng; năng lượng hao phí: nhiệt năng.

B. Năng lượng có ích: điện năng; năng lượng hao phí: nhiệt năng.

C. Năng lượng có ích: thế năng; năng lượng hao phí: nhiệt năng.

D. Năng lượng có ích: động năng; năng lượng hao phí: nhiệt năng.

Đáp án đúng là C.

Sử dụng ròng rọc để kéo vật nặng lên cao có sự chuyển hóa năng lượng từ động năng sang thế năng, cơ năng sang nhiệt năng.

+ Năng lượng có ích: thế năng.

+ Năng lượng hao phí: nhiệt năng.

Bài 10:Người ta dùng một ròng rọc cố định để kéo một vật có khối lượng 40 kg lên cao 5 m với lực kéo 480 N. Tính công hao phí?

A. 2400 J.

B. 2000 J.

C. 400 J.

D. 1600 J.

Đáp án đúng là C.

Trọng lượng của vật là: P = 10.m = 10.40 = 400 (N)

Công của lực kéo (công toàn phần) là: A = F.s = 480.5 = 2400 (J)

Công có ích để kéo vật: Ai = P.s = 400.5 =2000 (J)

Công hao phí là: Ahp = A - Ai = 2400 - 2000 = 400 (J)

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí 10 hay, chi tiết khác:

Để học tốt lớp 10 các môn học sách mới:

Đã có app VietJack trên điện thoại, giải bài tập SGK, SBT Soạn văn, Văn mẫu, Thi online, Bài giảng....miễn phí. Tải ngay ứng dụng trên Android và iOS.

Theo dõi chúng tôi miễn phí trên mạng xã hội facebook và youtube:

Nếu thấy hay, hãy động viên và chia sẻ nhé! Các bình luận không phù hợp với nội quy bình luận trang web sẽ bị cấm bình luận vĩnh viễn.


Giải bài tập lớp 10 sách mới các môn học