题目内容
【题目】高速铁路的广泛应用使人们的出行更加便捷.放假期间,铭铭与家人乘坐高铁从葫芦岛到沈阳游玩.如图是他们乘坐的“和谐号”高铁列车,下表是它的部分参数.(g=10N/kg)
满载时总质量 | 1000t |
车轮与铁轨接触总面积 | 0.8m2 |
最高时速 | 360km/h |
(1)满载的列车停在水平轨道上时,对轨道的压强是多少?
(2)葫芦岛至沈阳的路程为270km.若列车以最高时速行驶,从葫芦岛到沈阳需要多长时间?列车从胡芦岛到沈阳实际运行1.5h,设列车在水平轨道上做匀速直线运动,所受阻力是其满载时重力的0.01倍,此过程中牵引力的功率是多少?
(3)“和谐号”运行1km耗电1.075×108J,若这些电能全部由燃烧柴油来获得,列车行驶1km需要消耗多少千克柴油?(q柴油=4.3×107J/kg)
【答案】(1)1.25×107Pa;(2)5×106W;(3)2.5kg
【解析】
试题分析:(1)列车停放时,对水平轨道的压力等于重力为F=G=mg=106kg×10N/kg=107N,列车对轨道的压强为p=F/S=107N/0.8m2=1.25×107Pa;(2)列车以最速行驶的时间t=s/v=270km/(360km/h)=0.75h,当列车匀速运动时,牵引力等于阻力F=f=0.01G=0.01×107N=105N,牵引力做的功为W=Fs=105N×2.7×105m=2.7×1010J,所以牵引力的功率为P=W/t=2.7×1010J/(1.5×3600s)=5×106W;(3)列车行驶1km需要的热量为Q放=W=1.075×108J,所以需要燃料的质量为m=Q放/q=1.075×108J/(4.3×107J/kg)=2.5kg。
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