công thức tính hiệu suất vật lý

1. Hiệu suất là gì?

1.1. Năng lượng tiện ích và tích điện hao phí

Khi năng lượng được chuyển từ dạng này quý phái dạng khác hoặc từ vật này quý phái vật khác thì luôn luôn có một phần bị hao phí.

Bạn đang xem: công thức tính hiệu suất vật lý

Phân tích một trong những ví dụ cụ thể:

• Máy đánh trứng chuyển điện năng trở thành động năng của phới (năng lượng có ích) và năng lượng tiếng động, năng lượng nhiệt (năng lượng hao phí)

• Máy sấy tóc đổi thành điện năng trở thành nhiệt năng (năng lượng có ích) và năng lượng tiếng động (năng lượng hao phí)

• Trong các động cơ nhiệt thông thường, có khoảng 60% - 70% năng lượng bị hao phí. Còn so với các động cơ điện, năng lượng hao phí thấp rộng lớn, khoảng 10%.

• Trong pin Mặt trời thì ngược lại, phần nhiều là tích điện hao tổn, chỉ có khoảng 10% năng lượng của ánh sáng Mặt trời được chuyển hóa thành điện năng

1.2. Khái niệm hiệu suất

Hiệu suất là tỉ lệ giữa năng lượng có ích và năng lượng toàn phần.

1.3. Công thức tính hiệu suất

Hiệu suất = $\frac{năng lượng sở hữu ích}{năng lượng toàn phần}$

H = $\frac{W_{ci}}{W_{tp}}$. 100% hoặc H = $\frac{P_{ci}}{P_{tp}}$. 100% 

Trong đó:

• $P_{ci}$ là hiệu suất sở hữu ích
• $P_{tp}$ là hiệu suất toàn phần. 

Hiệu suất của động cơ nhiệt được viết dưới dạng: H = $\frac{A}{Q}$. 100%

Trong đó: 

• A là công cơ học tập tuy nhiên mô tơ tiến hành được
• Q là nhiệt độ lượng tuy nhiên mô tơ có được kể từ nhiên liệu bị thắp cháy. 

Hiệu suất của một số thiết bị điện như máy tương đối nước, tuabin nước, máy phát điện,… được mang lại nhập bảng tham lam khảo dưới phía trên.

Đăng ký tức thì sẽ được những thầy cô ôn tập luyện và thi công trong suốt lộ trình học tập tập THPT vững vàng vàng

2. Bài tập luyện ôn luyện kỹ năng về hiệu suất

2.1. Bài tập luyện tự động luận

Bài 1: Một em bé bỏng nặng nề trăng tròn kilogam đùa cầu trượt kể từ tình trạng đứng yên ổn bên trên đỉnh cầu trượt lâu năm 4 m, nghiêng một góc $40^{\circ}$ đối với phương ở ngang. Khi cho tới chân cầu trượt, vận tốc của em bé bỏng này đạt 3,2 m/s; với vận tốc trọng ngôi trường là 10 m/s.

a) Tính khuôn khổ lực quái sát tính năng nhập em bé bỏng đó

b)Tính hiệu suất của quy trình đem thế năng trở thành động năng của em bé bỏng này.

Hướng dẫn giải

a) Độ rộng lớn của lực quái sát

• Độ cao của đỉnh cầu trượt đối với mặt mày khu đất là: h = l.$sin\alpha  $= 4.sin$40^{\circ}$ = 2.57 m

• Do sở hữu quái sát nên những lúc trượt, 1 phần thế năng của em bé bỏng này được đem hoá trở thành động năng, 1 phần thành công xuất sắc cản A của lực quái sát:

 m.g.h - $\frac{m.v^{2}}{2}$ = A

• Độ rộng lớn công cản của lực quái sát: m.g.h - $\frac{m.v^{2}}{2}$ = 411,6 J

• Từ biểu thức tính công: A = F.s.cos$\alpha  $

• Ta có tính rộng lớn lực quái sát: F = $\frac{A}{l}$ = 102,9 N

b) Hiệu suất

• Năng lượng toàn phần Bởi vậy năng của em bé bỏng bại liệt khi ở đỉnh cầu trượt: 

$W_{tp}$ = m.g.h = 514 J

• Năng lượng hao tổn bởi khuôn khổ công của lực quái sát nên tích điện tiện ích là: $W_{ci}$ = $W_{tp}$ - A = 102,4 J

• Hiệu suất của quy trình đổi khác thế năng trở thành động năng là: H = $W_{ci}W_{tp}$. 100%  = 102,4514, 100% 20%

Bài 2: Một xe hơi vận động với véc tơ vận tốc tức thời 54 km/h rất có thể lên đường được quãng đàng lâu năm từng nào khi nó hấp phụ không còn 60 lít xăng? tường mô tơ của xe hơi sở hữu hiệu suất 45 kW, hiệu suất là 25%; 1 kilogam xăng thắp cháy trọn vẹn sẽ tạo nên đi ra nhiệt độ lượng bởi 46.106 J/kg và lượng riêng biệt của xăng là 700 kg/m³

Hướng dẫn giải

Đổi 54 km/h = 15 m/s

Ta có: v = 15 m/s; V = 60 lít = 60.10^-3 m³; Phường = 45 kW = 45.10³ W; H = 25%; Q = 46.10⁶ L/kg; = 700 kg/m³.

Khối lượng xăng cần thiết thắp cháy là: m = $\rho $. V = 700.60.10^-3 = 42 kilogam.

Ta có một kilogam xăng khi thắp cháy trọn vẹn toả đi ra nhiệt độ lượng bởi 46.10⁶ J/kg

→ 42 kilogam xăng được thắp cháy trọn vẹn tiếp tục toả đi ra nhiệt độ lượng là: Q = 42.46.10⁶ = 1932.10⁶ J/kg

Công cần thiết tiến hành là A = H. Q’ = 25%.1932.10⁶ = 4,83.108 J

Thời gian tham cần thiết nhằm tiến hành công là: t = $\frac{A}{P}$ = $\frac{4,83.10^{8}}{45.10^{3}}$ = $\frac{32200}{3}$ (s)

Quãng đàng vật lên đường được là: s = v.t = 15. $\frac{32200}{3}$ = 161000 (m) = 161 (km)

Bài 3: Để mang trong mình một vật sở hữu nặng nề 250 kilogam lên phỏng cao 10 m người tao dùng một khối hệ thống bao gồm một ròng rã rọc cố định và thắt chặt và một ròng rã rọc động. Lúc này lực cần thiết dùng làm kéo chão nâng vật lên là F1 = 1500N. Hiệu suất của khối hệ thống là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

Công tiện ích nhằm nâng vật lên phỏng cao 10m là:  

$A_1$ = 10.m.h = 10.250.10 = 25000 (J)

Khi sử dụng khối hệ thống ròng rã rọc bên trên thì nhằm vật lên được phỏng cao h thì cần kéo chão một quãng S = 2h. Do bại liệt công dùng làm kéo vật là:

A = $F_1$. S = $F_1$. 2h = 1500.2.10 = 30000 (J)

Hiệu suất của khối hệ thống là:

H = $\frac{A_1}{A}$.100% = $\frac{25000}{30000}$. 100% = 83,33%

Bài 4: Người tao sử dụng một phía phẳng lì nghiêng sở hữu chiều lâu năm 5 m nhằm kéo một vật sở hữu lượng 300 kilogam với lực kéo là 1200 N . tường hiệu suất của mặt mày phẳng lì nghiêng là 80%. Tính độ cao của mặt mày phẳng lì nghiêng?

Hướng dẫn giải

Công của lực kéo vật là:

A = F.l = 1200.5 = 6000 (J)

Công tiện ích là:

$A_1$ = A.H = 6000.80% = 4800 (J) (1)

Mặt không giống tao lại có:

$A_1$ = Phường.h = 10.m.h = 3000h (J) (2)

Từ (1) và (2) suy ra: 3000h = 4800 ⇒ h = 1,6 (m)

Đáp số: 1,6m

Bài 5: Người tao lăn chiêng 1 thùng dầu kể từ mặt mày khu đất lên sàn xe vận tải bởi một tấm ván mộc nghiêng. Sàn xe vận tải cao 1,2 mét, tấm ván lâu năm 3m. Thùng sở hữu tổng lượng là 100kg và lực đẩy thùng là 420N.

a) Tính lực quái sát thân thích tấm ván và thùng.

b) Tính hiệu suất của mặt mày phẳng lì nghiêng.

Hướng dẫn giải

a) 

• Trọng lượng thùng là: Phường = 10.m = 10.100 = 1000 (N)

• Nếu không tồn tại quái sát thì lực đẩy thùng là:

F’ = $\frac{P.h}{l}$ = $\frac{1000.1,2}{3}$ = 400 (N)

• Mà thực tiễn cần đẩy thùng với cùng 1 lực là 420 N 

→ lực quái sát thân thích tấm ván và thùng là: 

$F_{ms}$ = F - F’ = 420 - 400 = trăng tròn (N)

b) 

• Công tiện ích để lấy vật lên là: $A_i$ = Phường. h = 1000. 1,2 = 1200(J)

- Công toàn phần để lấy vật lên là: A = F. S = 420.3 = 1260 (J)

- Hiệu suất mặt mày phẳng lì nghiêng là: H = $\frac{A_1}{A}$ . 100% = $\frac{1200}{1260}$. 100% = 95,2%

Đáp số: a) 20N; b) 95,2%

2.2  Bài tập luyện trắc nghiệm

Câu 1: Một mô tơ sở hữu hiệu suất hấp phụ bởi 5 kW kéo một vật sở hữu trọng lượng 12kN lên phỏng cao 30 m bám theo phương trực tiếp đứng nhập thời hạn 90 s với cùng 1 véc tơ vận tốc tức thời ko thay đổi. Hiệu suất của mô tơ bằng

A. 100%.

B. 80%.

C. 60%.

D. 40%.

Đáp án trúng là: B

Công tiện ích nhằm nâng vật lên là: $A_{ci}$ = Phường.h = 12000.30 = 360000 J

Công toàn phần bởi mô tơ sinh đi ra là: $A_{tp}$ = Phường.t - 5000.90 = 450000 J

Hiệu suất của mô tơ là: H = $\frac{A_{ci}}{A_{tp}}$ = $\frac{360000}{450000}$ .100% = 80%

Câu 2: Một máy bơm nước sở hữu hiệu suất 1,5 kW với hiệu suất 70%. Lấy g = 10 m/s². tường lượng riêng biệt của nước là D = 10³(kg/m³). Dùng máy bơm này nhằm bơm nước lên phỏng cao 10 m, sau nửa giờ máy 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 trúng là: A

Công toàn phần của sản phẩm bơm là: $A_{tp}$- Phường.t

Ta có: H = $\frac{A_{ci}}{A_{tp}}$ ⇒ $A_{ci}$ = $A_{tp}$. H = Phường.t.H

Xem thêm: lí do xin nghỉ học

Mặt không giống, tao có: $A_{ci}$ = D.V.g.h

→ Phường.t.H = D.V.g.h ⇒ V = $\frac{P.t.H}{D.g.h}$

Lượng nước tuy nhiên máy bơm lên được sau nửa giờ là:

V = $\frac{P.t.H}{D.g.h}$ = 18,9 m3

Câu 3: Một máy bơm nước sở hữu hiệu suất 1,5 kW với hiệu suất 80%. Lấy g = 10 m/s². tường lượng riêng biệt của nước là D = 103(kg/m³). Người tao sử dụng máy bơm này nhằm bơm nước ở bên dưới mặt mày khu đất lên một chiếc hồ bơi sở hữu độ dài rộng thứu tự là: chiều lâu năm 50 m, rộng lớn 25 m và độ cao 2 m. tường hồ bơi kiến thiết phía trên tầng 2 có tính cao đối với mặt mày khu đất là h = 10 m. Để bơm giàn giụa bể thì thời hạn quan trọng tuy nhiên máy bơm cần sinh hoạt là

A. 57,87h.

B. 2 ngày.

C. 2,5 ngày.

D. 2,4 ngày.

Đáp án trúng là: D

Công toàn phần của sản phẩm bơm là: $A_{tp}$ = Phường.t

Ta có: H = $\frac{A_{ci}}{A_{tp}}$ ⇒ $A_{ci}$ = $A_{tp}$. H = Phường.t.H

Mặt không giống, tao có: $A_{ci}$ = D.V.g.h

→ Phường.t.H = D.V.g.h ⇒ t = $\frac{DVgh}{PH}$

Thời gian tham nhằm bơm giàn giụa bể nước bằng:

t = $\frac{DVgh}{PH}$ = 208333,33s = 2,4 ngày

Câu 4: Một động cơ điện khuôn khổ nhỏ được sử dụng để nâng một vật có trọng lượng 2,0N lên rất cao 80 centimet trong tầm 4,0 s. Hiệu suất của động cơ là 20%. Công suất điện cấp mang lại động cơ bằng

A. 0,080 W.

B. 2,0 W.

C. 0,80 W.

D. 200 W.

Đáp án trúng là: B

Công tiện ích nhằm nâng vật lên là: $A_{ci}$ = Phường.h = 2. 0,8 = 1,6 J

Công toàn phần bởi mô tơ sinh đi ra bằng: $A_{tp}$ = Phường.t

HIệu suất của động cơ: H = $\frac{A_{ci}}{A_{tp}}$ ⇔ Phường.h = H.P.t ⇒ Phường = $\frac{P.h}{H.t}$ =  $\frac{2.0,8}{0,2.4}$ = 2W

Câu 5: Một vật sở hữu lượng 10 kilogam Chịu tính năng của một lực kéo 80 N sở hữu phương phù hợp với phỏng dời bên trên mặt mày phẳng lì ở ngang 300. Hệ số quái sát trượt thân thích vật với mặt mày phẳng lì ở ngang là k = 0,2, với g = 10 m/s². Hiệu suất của vận động khi vật lên đường được một quãng đàng 20m là:

A. 71%

B. 68%

C. 85%

D. 80%

Đáp án trúng là: A

Công bởi lực tính năng bằng: $A_{tp}$ = F.s.cos$\alpha $ = 80.20.cos 30 = 1385,64 J

Công của lực quái sát bằng: $A_{ms}$ = $F_{mst}$.s = kNs = kmgs = 0,2.10.10.trăng tròn = 400

Phần công tiện ích nhằm thực hiện vật dịch rời là: $A_{ci}$ = $A_{tp}$ - $A_{ms}$ = 1385,64 - 400 = 985,64 J

Hiệu suất của vận động bằng: H = $\frac{A_{ci}}{A_{tp}}$ = $\frac{985,64}{1385,64}$. 100% = 71%

Câu 6: Để mang trong mình một vật sở hữu lượng 250 kilogam lên phỏng cao 10 m người tao sử dụng một khối hệ thống bao gồm một ròng rã rọc cố định và thắt chặt và một ròng rã rọc động. Lúc này lực kéo chão nhằm nâng vật lên là F = 1500 N, với g = 10 m/s². Hiệu suất của khối hệ thống là:

A. 80%.

B. 83,3%.

C. 86,7%.

D. 88,3%.

Đáp án trúng là: B

Công tiện ích để lấy vật lên là: $A_{ci}$ = Phường.h = m.g.h = 250.10.10 = 25000 J

Do dùng ròng rã rọc động nên quãng đàng tiếp tục tăng thêm gấp rất nhiều lần.

Công toàn phần bởi lực tính năng thực hiện: $A_{tp}$= F.2s = 1500.2.10 = 30000J

Hiệu suất của khối hệ thống bằng: H = $\frac{A_{ci}}{A_{tp}}$  = $\frac{25000}{30000}$. 100% = 83,3%

Câu 7: Một máy bơm nước từng giây rất có thể bơm 15 lít nước lên bên trên bể ở phỏng cao 10 m. Coi tổn hao ko đáng chú ý. Lấy g = 10 m/s². Công suất của sản phẩm bơm bằng:

A. 150 W.

B. 3000 W.

C. 1500 W.

D. 2000 W.

Đáp án trúng là: C

Đổi 15 lít = 15 kg

Công để lấy 15l nước lên phỏng cao 10m là: $A_{ci}$ = mgh = 15.10.10 = 1500J

Coi tổn hao ko đáng chú ý nên công của sản phẩm bơm bởi công sở hữu ích

Suy đi ra $A_{tp}$ = $A_{ci}$ = 1500J

Công suất của sản phẩm bơm bằng: Phường = $\frac{A_{tp}}{t}$ = $\frac{1500}{1}$ = 1500 W 

Câu 8: Một xe hơi chạy 100 km với cùng 1 lực kéo ko thay đổi là 700 N thì hấp phụ không còn 6 lít xăng. Hiệu suất của mô tơ xe hơi này đó là bao nhiêu? tường năng suất lan nhiệt độ của xăng là 4,6.107 J/kg và lượng riêng biệt của xăng là 700 kg/m³.

A. 86%

B. 52%

C. 40%

D. 36,23%

Đáp án trúng là: D

Công tiện ích nhằm kéo xe pháo dịch rời bằng: $A_{ci}$ = F.s = 700.100.1000 = 70000000 J

Công toàn phần bởi thắp cháy nhiệt độ liệu xăng: $A_{tp}$ = mL = DVL = 700.$\frac{6}{1000}$.4,5.10⁷ = 193200000 J

Hiệu suất mô tơ là: H = $\frac{A_{ci}}{A_{tp}}$ = $\frac{70000000}{193200000}$. 100% = 36,23%

Câu 9: Thác nước cao 45m, từng giây sụp đổ xuống 180 m³ nước. Người tao sử dụng thác nước thực hiện trạm thủy năng lượng điện với hiệu suất là 85%. tường lượng riêng biệt của nước là D = 10³(kg/m³). Công suất của trạm thủy năng lượng điện bằng

A. 68,85 MW.

B. 81,00 MW.

C. 95,29 MW.

D. 76,83 MW.

Đáp án trúng là: A

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

Công sinh đi ra khi nước sụp đổ xuống cho tới chân thác trong những giây là:

$A_{tp}$ = m.g.h = 18000. 10. 45 = 81000000 J

Gọi $A_{ci}$ là phần công tiện ích nhằm phân phát năng lượng điện trong những giây

Ta có: Phường = $\frac{A_{ci}}{A_{tp}}$ ⇒ $A_{ci}$ = H. $A_{tp}$ = 0,85. 81000000 = 68850000 J

Suy đi ra hiệu suất máy phân phát năng lượng điện là: Phường = $\frac{A_{ci}}{t}$ = 68850000 W = 68,85 MW

Câu 10: Một máy bơm nước từng giây rất có thể bơm được 15 lít nước lên bể ở phỏng cao 10 m. Hiệu suất của sản phẩm bơm là 70%, với g = 10 m/s². tường lượng riêng biệt của nước là D = 10³(kg/m³). Sau nửa giờ máy bơm tiếp tục tiến hành một công bằng

A. 1500 kJ.

B. 3875 kJ.

C. 1890 kJ.

D. 7714 kJ.

Đáp án trúng là: B

Công tiện ích để lấy 15l nước lên phỏng cao 10 m trong những giây là:

A = mgh = DVgh = 10³.$\frac{15}{10^{3}}$. 10. 10 = 1500 J

Công toàn phần máy bơm sinh đi ra trong những giây là:

$A_{tp}$ = $\frac{A_{ci}}{P}$ = $\frac{1500}{0,7}$ = 2142,86 J

Công tuy nhiên máy bơm tiến hành được sau nửa giờ:

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

Phần kỹ năng hiệu suất nằm trong lịch trình Vật Lý 10 là một trong phần kỹ năng vô nằm trong cần thiết bởi vì nó xuất hiện nay nhập thật nhiều bài xích thi đua. Tuy nhiên, phần kỹ năng này sẽ không hề giản dị và đơn giản, yên cầu những em học viên cần tóm thiệt cứng cáp kỹ năng nhằm vận dụng nhập bài xích tập luyện. Vì thế tuy nhiên VUIHOC tiếp tục viết lách nội dung bài viết này nhằm những em ôn tập luyện được chất lượng tốt rộng lớn. Muốn học tập thêm thắt nhiều kỹ năng của môn Vật lý cũng tựa như những môn học tập không giống thì những em hãy truy vấn trungtamdaytienghan.edu.vn hoặc ĐK khoá học tập với những thầy cô VUIHOC tức thì lúc này nhé!