Trắc nghiệm Bài 16. Công suất - Hiệu suất - Vật Lí 10 Chân trời sáng tạo

Biểu thức tính công suất: P = A/t

Trong đó:

+ P: Công suất (W)

+ A: Công thực hiện được (J)

+ t: Thời gian vật thực hiện (s)

Vì vật chuyển động thẳng đều nên tốc độ của vật là:

\(v = \frac{s}{t} = \frac{5}{{10}} = 0,5(m/s)\)

Lực kéo vật lên trọng lượng của vật: F = m.g = 20.10 = 200 (N)

Công suất của người kéo là: P = F.v = 200.0,5 = 100 (W)

Đổi 54 km/h = 15 m/s; m = 4 tấn = 4000 kg.

Gia tốc chuyển động của ô tô là: \(a = \frac{{{v^2} - v_0^2}}{{2s}} = \frac{{{{15}^2} - {{10}^2}}}{{2.250}} = 0,25(m/{s^2})\)

Khi ô tô chuyển động đều, ta có: \(\overrightarrow P  + \overrightarrow N  + \overrightarrow {{F_k}}  + \overrightarrow {{F_{ms}}}  = m.\overrightarrow a  = \overrightarrow 0 \)     (*)

Chiếu (*) lên chiều dương của trục Ox, Oy, ta có:

\(\begin{array}{l}\left\{ \begin{array}{l}N = P = m.g\\{F_k} - {F_{ms}} = 0\end{array} \right.\\ \Rightarrow {F_k} = {F_{ms}} = \mu .N = \mu mg\end{array}\)

Mặt khác, ta có: \({P_{dc}} = {F_k}.v \Rightarrow {F_k} = \frac{{{P_{dc}}}}{v} = \frac{{20000}}{{10}} = 2000(N)\)

Có: \({F_{ms}} = {F_k} \Leftrightarrow \mu mg = {F_k} \Rightarrow \mu  = \frac{{{F_k}}}{{mg}} = \frac{{2000}}{{4000.10}} = 0,05\)

Khi vật tăng tốc đến v = 15 m/s

Theo định luật 2 Newton, ta có: \(\overrightarrow P  + \overrightarrow N  + \overrightarrow {{F_k}}  + \overrightarrow {{F_{ms}}}  = m.\overrightarrow a \)                          (**)

Chiếu (**) lên chiều dương của trục Oy, ta có: \(N - P = 0 \Leftrightarrow N = P = mg\)

Chiếu (**) lên chiều dương của trục Ox, ta có:

\(\begin{array}{l}{F_k} - {F_{ms}} = m.a \Leftrightarrow {F_k} = {F_{ms}} + m.a\\ \Leftrightarrow {F_k} = \mu .N + m.a \Leftrightarrow {F_k} = \mu mg + ma\\ \Rightarrow {F_k} = 0,05.4000.10 + 4000.0,25 = 3000(N)\end{array}\)

Thời gian ô tô tăng tốc là:

\(t = \frac{{v - {v_0}}}{a} = \frac{{15 - 10}}{{0,25}} = 20(s)\)

=> Vận tốc trung bình của ô tô trên quãng đường đó là:

\(\overline v  = \frac{s}{t} = \frac{{250}}{{20}} = 12,5(m/s)\)

=> Công suất trung bình của động cơ ô tô trên quãng đường đó là: \(\overline P  = {F_k}.\overline v  = 3000.12,5 = 37500(W)\)

Quãng đường vật rơi được trong 3 s là: \({s_3} = \frac{1}{2}.g.t_3^2 = \frac{1}{2}{.10.3^2} = 45(m)\)

Quãng đường vật rơi được trong 4 s là: \({s_4} = \frac{1}{2}.g.t_4^2 = \frac{1}{2}{.10.4^2} = 80(m)\)

=> Quãng đường vật đi được trong giây thứ tư là: Δs = s₄ – s₃ = 80 – 45 = 35 (m)

Công của trong lực trong giây thứ tư là: A = m.g.Δs = 8.10.35 = 2800 (J)

=> Công suất trung bình của vật trong giây thứ tư là: \(P = \frac{A}{t} = \frac{{2800}}{1} = 2800(W)\)