Vật lí 10 Bài 24 và 27: Công suất và hiệu suất
Học liệu bổ trợ gộp Bài 24: Công suất và Bài 27: Hiệu suất. Trong SGK, Bài 25 và Bài 26 nằm giữa hai bài này.
Mục tiêu và kiến thức nền
Phân biệt lượng công và tốc độ thực hiện công; tính phần năng lượng có ích.
Chuẩn bị: đọc đơn vị, đổi đơn vị SI và tính toán với số, vectơ đơn giản.
Cùng công, khác thời gian
Hai máy nâng cùng một tải lên cùng độ cao thực hiện công có ích như nhau, nhưng máy nhanh hơn có công suất có ích lớn hơn. Công suất trung bình bằng công chia thời gian. Đơn vị watt thỏa 1 W = 1 J/s; kW là đơn vị công suất, còn kWh là đơn vị năng lượng.
Công suất lực và vận tốc
Khi lực kéo cùng hướng vận tốc, công suất tức thời P = Fv. Nếu tạo góc α thì P = Fv cosα. Công suất trung bình A/t không luôn bằng lực ở một thời điểm nhân tốc độ trung bình trong chuyển động bất kì; cần kiểm điều kiện lực và hướng.
Hiệu suất đo phần có ích
Hiệu suất bằng năng lượng có ích chia năng lượng cung cấp, hoặc công suất có ích chia công suất đầu vào khi xét cùng khoảng. Hiệu suất không vượt 100% trong cách định nghĩa này. Phần còn lại thường chuyển thành nhiệt, âm hoặc năng lượng khác, không biến mất.
Công thức và điều kiện áp dụng
Ví dụ có lời giải
Ví dụ 1. Công suất nâng
Nâng tải 100 kg lên 5 m trong 10 s, g = 10 m/s². A_ích = mgh = 5000 J, P_ích = 500 W. Nếu máy nhận 625 W thì H = 500/625 = 80%.
Ví dụ 2. Năng lượng điện
Máy công suất đầu vào 2 kW hoạt động 0,5 h nhận 1 kWh = 3,6 MJ. Nếu hiệu suất 75%, phần có ích = 0,75×3,6 = 2,7 MJ.
Lỗi thường gặp
- Không nhầm kW với kWh.
- Cùng công suất không có nghĩa cùng công nếu thời gian khác.
- Khi tìm đầu vào, chia cho hiệu suất dạng số thập phân.
Tự kiểm tra và vận dụng
Thử trả lời trước khi mở lời giải. Để nhập đáp án, làm từng ý đúng/sai và luyện cả chủ đề, chọn bộ luyện ở cuối bài.
Câu 1. Máy làm công 600 J trong 3 s có công suất
Xem đáp án và lời giải
Đáp án B. P = 600/3 = 200 W.
Câu 2. Máy nhận 1000 J, tạo 800 J có ích. Hiệu suất bằng bao nhiêu phần trăm?
Xem đáp án và lời giải
Đáp án: 80. H = 800/1000×100% = 80%.
Câu 3. Về công suất và năng lượng.
- 1 W = 1 J/s.
- kWh là đơn vị công suất.
- Hiệu suất 80% nghĩa phần có ích bằng 0,8 phần đầu vào.
- Máy công suất lớn hơn luôn làm tổng công lớn hơn bất kể thời gian.
Xem đáp án và lời giải
a) Đúng. b) Sai: kWh là năng lượng. c) Đúng. d) Sai: A = Pt còn phụ thuộc thời gian.
Câu 4. Máy nâng 50 kg lên 4 m trong 5 s, g = 10 m/s², hiệu suất 80%. Tính công suất có ích và đầu vào.
Xem đáp án và lời giải
A_ích = 50×10×4 = 2000 J. P_ích = 400 W. P_vào = 400/0,8 = 500 W.
Câu 5. Lực kéo cùng hướng 500 N duy trì tốc độ 6 m/s. Công suất lực kéo bằng bao nhiêu?
Xem đáp án và lời giải
P = Fv = 500×6 = 3000 W = 3 kW.
Câu 6. Thiết bị 1,5 kW hoạt động 2 h. Tính năng lượng nhận theo kWh và joule.
Xem đáp án và lời giải
E = Pt = 1,5×2 = 3 kWh. Đổi 3×3,6×10⁶ = 1,08×10⁷ J.
Sơ đồ ghi nhớ
- Công suất: nhanh hay chậm
- W = J/s
- Hiệu suất: ích/vào
- Hao phí là chuyển dạng
Học tiếp và luyện tập
Biên soạn: Gia Sư SV.