công thức tính hiệu suất vật lý

1. Hiệu suất là gì?

1.1. Năng lượng hữu ích và tích điện hao phí

Khi năng lượng được chuyển từ dạng này sang trọng dạng khác hoặc từ vật này sang trọng 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, số đông là tích điện tổn hao, 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 = $\frac{năng lượng với ích}{năng lượng toàn phần}$

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

Trong đó:

• $P_{ci}$ là hiệu suất với 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 sức nóng lượng tuy nhiên mô tơ có được kể từ nhiên liệu bị nhen nhóm cháy. 

Hiệu suất của một số thiết bị điện như máy tương đối nước, tuabin nước, máy phát điện,… được cho tới vô bảng tham ô khảo dưới phía trên.

Đăng ký tức thì sẽ được những thầy cô ôn tập dượt và xây đắp suốt thời gian học tập tập THPT vững vàng vàng

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

2.1. Bài tập dượt tự động luận

Bài 1: Một em bé bỏng nặng trĩu đôi mươi kilogam đùa cầu trượt kể từ tình trạng đứng yên lặng bên trên đỉnh cầu trượt nhiều 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 tốc độ trọng ngôi trường là 10 m/s.

a) Tính sự cân đối lực yêu tinh sát ứng dụng vô em bé bỏng đó

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

Hướng dẫn giải

a) Độ rộng lớn của lực yêu tinh sát

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

• Do với yêu tinh sát nên lúc trượt, 1 phần thế năng của em bé bỏng này được gửi hoá trở thành động năng, 1 phần thành công xuất sắc cản A của lực yêu tinh sát:

 m.g.h - $\frac{m.v^{2}}{2}$ = A

• Độ rộng lớn công cản của lực yêu tinh 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 yêu tinh sát: F = $\frac{A}{l}$ = 102,9 N

b) Hiệu suất

• Năng lượng toàn phần vì thế năng của em bé bỏng cơ khi ở đỉnh cầu trượt: 

$W_{tp}$ = m.g.h = 514 J

• Năng lượng tổn hao vì như thế sự cân đối công của lực yêu tinh sát nên tích điện hữu ích là: $W_{ci}$ = $W_{tp}$ - A = 102,4 J

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

Bài 2: Một xe hơi hoạt động với véc tơ vận tốc tức thời 54 km/h hoàn toàn có thể chuồn được quãng lối nhiều năm từng nào khi nó dung nạp không còn 60 lít xăng? tường mô tơ của xe hơi với hiệu suất 45 kW, hiệu suất là 25%; 1 kilogam xăng nhen nhóm cháy trọn vẹn sẽ khởi tạo đi ra sức nóng lượng vì như thế 46.106 J/kg và lượng riêng rẽ 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 nhen nhóm cháy là: m = $\rho $. V = 700.60.10^-3 = 42 kilogam.

Ta có một kilogam xăng khi nhen nhóm cháy trọn vẹn toả đi ra sức nóng lượng vì như thế 46.10⁶ J/kg

→ 42 kilogam xăng được nhen nhóm cháy trọn vẹn tiếp tục toả đi ra sức nóng 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 lận cần thiết nhằm tiến hành công là: t = $\frac{A}{P}$ = $\frac{4,83.10^{8}}{45.10^{3}}$ = $\frac{32200}{3}$ (s)

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

Bài 3: Để trả một vật với nặng trĩu 250 kilogam lên chừng cao 10 m người tớ dùng một khối hệ thống bao gồm một ròng rã rọc thắt chặt và cố định và một ròng rã rọc động. Lúc này lực cần thiết dùng làm kéo chạc nâng vật lên là F1 = 1500N. Hiệu suất của khối hệ thống là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

Công hữu ích nhằm nâng vật lên chừng cao 10m là:  

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

Khi người sử dụng khối hệ thống ròng rã rọc bên trên thì nhằm vật lên được chừng cao h thì cần kéo chạc một quãng S = 2h. Do cơ 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 tớ người sử dụng một phía bằng nghiêng với chiều nhiều năm 5 m nhằm kéo một vật với lượng 300 kilogam với lực kéo là 1200 N . tường hiệu suất của mặt mũi bằng nghiêng là 80%. Tính độ cao của mặt mũi bằng nghiêng?

Hướng dẫn giải

Công của lực kéo vật là:

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

Công hữu ích là:

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

Mặt không giống tớ 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 tớ lăn lóc 1 thùng dầu kể từ mặt mũi khu đất lên sàn xe tải lớn vì như thế một tấm ván mộc nghiêng. Sàn xe tải lớn cao 1,2 mét, tấm ván nhiều năm 3m. Thùng với tổng lượng là 100kg và lực đẩy thùng là 420N.

a) Tính lực yêu tinh sát thân thuộc tấm ván và thùng.

b) Tính hiệu suất của mặt mũi bằng nghiêng.

Hướng dẫn giải

a) 

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

• Nếu không tồn tại yêu tinh 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 một lực là 420 N 

→ lực yêu tinh sát thân thuộc tấm ván và thùng là: 

$F_{ms}$ = F - F’ = 420 - 400 = đôi mươi (N)

b) 

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

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

- Hiệu suất mặt mũi bằng 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 dượt trắc nghiệm

Câu 1: Một mô tơ với hiệu suất dung nạp vì như thế 5 kW kéo một vật với trọng lượng 12kN lên chừng cao 30 m bám theo phương trực tiếp đứng vô thời hạn 90 s với cùng một 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 chính là: B

Công hữu 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 với hiệu suất 1,5 kW với hiệu suất 70%. Lấy g = 10 m/s². tường lượng riêng rẽ của nước là D = 10³(kg/m³). Dùng máy bơm này nhằm bơm nước lên chừng 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 chính 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: concentrate đi với giới từ gì

Mặt không giống, tớ 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 với hiệu suất 1,5 kW với hiệu suất 80%. Lấy g = 10 m/s². tường lượng riêng rẽ của nước là D = 103(kg/m³). Người tớ người sử dụng máy bơm này nhằm bơm nước ở bên dưới mặt mũi khu đất lên một chiếc hồ bơi với độ dài rộng thứu tự là: chiều nhiều năm 50 m, rộng lớn 25 m và độ cao 2 m. tường hồ bơi design phía trên tầng 2 có tính cao đối với mặt mũi khu đất là h = 10 m. Để bơm chan chứa bể thì thời hạn quan trọng tuy nhiên máy bơm cần hoạt động và sinh hoạt là

A. 57,87h.

B. 2 ngày.

C. 2,5 ngày.

D. 2,4 ngày.

Đáp án chính 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, tớ có: $A_{ci}$ = D.V.g.h

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

Thời gian lận nhằm bơm chan chứa bể nước bằng:

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

Câu 4: Một động cơ điện độ lớn nhỏ được sử dụng để nâng một vật có trọng lượng 2,0N lên rất cao 80 centimet trong khoảng 4,0 s. Hiệu suất của động cơ là 20%. Công suất điện cấp cho tới động cơ bằng

A. 0,080 W.

B. 2,0 W.

C. 0,80 W.

D. 200 W.

Đáp án chính là: B

Công hữu 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 với lượng 10 kilogam chịu đựng ứng dụng của một lực kéo 80 N với phương phù hợp với chừng dời bên trên mặt mũi bằng ở ngang 300. Hệ số yêu tinh sát trượt thân thuộc vật với mặt mũi bằng ở ngang là k = 0,2, với g = 10 m/s². Hiệu suất của hoạt động khi vật chuồn được một quãng lối 20m là:

A. 71%

B. 68%

C. 85%

D. 80%

Đáp án chính là: A

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

Công của lực yêu tinh sát bằng: $A_{ms}$ = $F_{mst}$.s = kNs = kmgs = 0,2.10.10.đôi mươi = 400

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

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

Câu 6: Để trả một vật với lượng 250 kilogam lên chừng cao 10 m người tớ người sử dụng một khối hệ thống bao gồm một ròng rã rọc thắt chặt và cố định và một ròng rã rọc động. Lúc này lực kéo chạc 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 chính là: B

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

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

Công toàn phần bởi lực ứng dụng 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 hoàn toàn có thể bơm 15 lít nước lên bên trên bể ở chừng cao 10 m. Coi hao phí 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 chính là: C

Đổi 15 lít = 15 kg

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

Coi hao phí ko đáng chú ý nên công của sản phẩm bơm vì như thế công với 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 một lực kéo ko thay đổi là 700 N thì dung nạp không còn 6 lít xăng. Hiệu suất của mô tơ xe hơi này là bao nhiêu? tường năng suất lan sức nóng của xăng là 4,6.107 J/kg và lượng riêng rẽ của xăng là 700 kg/m³.

A. 86%

B. 52%

C. 40%

D. 36,23%

Đáp án chính là: D

Công hữu ích nhằm kéo xe cộ dịch chuyển bằng: $A_{ci}$ = F.s = 700.100.1000 = 70000000 J

Công toàn phần bởi nhen nhóm cháy sức nóng 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 sập xuống 180 m³ nước. Người tớ người sử dụng thác nước thực hiện trạm thủy năng lượng điện với hiệu suất là 85%. tường lượng riêng rẽ 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 chính là: A

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

Công sinh đi ra khi nước sập 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 hữu ích nhằm trị 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 trị năng lượng điện là: Phường = $\frac{A_{ci}}{t}$ = 68850000 W = 68,85 MW

Câu 10: Một máy bơm nước từng giây hoàn toàn có thể bơm được 15 lít nước lên bể ở chừng cao 10 m. Hiệu suất của sản phẩm bơm là 70%, với g = 10 m/s². tường lượng riêng rẽ 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 chính là: B

Công hữu ích để mang 15l nước lên chừng 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 công tác Vật Lý 10 là 1 trong những phần kỹ năng vô nằm trong cần thiết bởi vì nó xuất hiện nay vô thật nhiều bài xích thi đua. Tuy nhiên, phần kỹ năng này sẽ không hề đơn giản và giản dị, yên cầu những em học viên cần cầm thiệt chắc chắn kỹ năng nhằm vận dụng vô bài xích tập dượt. Vì thế tuy nhiên VUIHOC tiếp tục ghi chép nội dung bài viết này nhằm những em ôn tập dượt 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 kinhtedanang.edu.vn hoặc ĐK khoá học tập với những thầy cô VUIHOC tức thì lúc này nhé!