功率和效率都常出现百分比或单位换算,但它们回答的问题不同:功率描述能量转移快慢,效率比较有用输出与总输入。先确定这两个量的定义,计算才不会串线。
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用一个完整的过程练习
一台理想化小型提升装置以60瓦恒定输入功率工作2.0秒,把3.0千克物体提升2.0米。取g=9.8米/秒²,物体初末速度相同,只把重力势能增加视为有用输出。
上述条件是原创纸面练习。若初末速度不同,动能变化也需要考虑;若有其他有用输出,也必须重新说明分子包含哪些部分。
先算能量,再算比例
输入能量为60×2.0=120焦耳。有用输出为mgh=3.0×9.8×2.0=58.8焦耳,效率为58.8/120=49%。
平均有用输出功率为58.8/2.0=29.4瓦。这里不能用58.8焦耳直接除以60瓦并称为效率,因为得到的是时间单位。
为什么不能凭功率大小判断效率
另一个装置即使输入功率更大,也可能在更短时间内完成提升,或者存在不同损耗。必须在定义一致的过程中比较输入与有用输出,不能只比较铭牌功率。
若练习结果超过100%,先检查单位、时间区间和输出定义,而不是立刻认为发现了新物理。正常效率模型的边界本身就是检查工具。
怎样做一次有用复盘
写下四栏:输入能量、有用输出、过程时间、损耗去向。再改变一个条件,例如同样输入能量提升更大质量时,高度会怎样变化,并解释还需要哪些假设。
BPhO包含不同活动,课程练习不等于某一场活动的完整要求。选择题目时核对年级、当前规则与基础,咨询时带上具体题目和自己的能量划分。
延伸阅读:BPhO电路题怎么判断灯泡亮度?开关闭合前后的电流与功率训练。
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