Question

【题目】一列由内燃机车牵引的运煤列车，一节车厢的质量是23t，每节车厢最大载货量是60t，每节车厢与铁轨总接触面积是0.01m2．整列列车在内燃机车牵引下，以20m/s的速度在平直的铁轨上匀速行驶，受到的阻力为5×104N．求；

（1）一节满载的车厢静止时，对水平铁轨的压强为多少pa？（g取10N/kg）

（2）内燃机车前进时牵引力的功率为多少千瓦？

（3）若煤炭完全燃烧放出的热量有30%转化为电能，一节车厢的燃煤（满载）可发电多少J？（燃煤的热值q=2.9×107J/kg）

Answer 1

【答案】（1）8.3×107pa；（2）1×103kW；（3）5.22×1011J

【解析】

（1）满载的车厢的总重：

G总=G车+G货=（m车+m货）g=（23×103kg+60×103kg）×10N/kg=8.3×105N，

对水平铁轨的压力：F=G总=8.3×105N，

对水平铁轨的压强：p===8.3×107pa；

（2）因为机车匀速行驶，所以F牵=f=5×104N，

内燃机车前进时牵引力的功率：P===F牵v=5×104N×20m/s=1×106W=1×103kW；

（3）由题意可知，一节车厢的燃煤完全燃烧放出的热量：

Q放=m燃煤q=60×103kg×2.9×107J/kg=1.74×1012J；

由η=可得，一节车厢的燃煤（满载）可产生的电能：

W电=ηQ放=30%×1.74×1012J=5.22×1011J。