题目内容

2007年4月18日，新型高速列车“和谐”号动车组开始驰骋在主要铁路线上，从而拉开了全国铁路第六次大提速的大幕．如图所示的CRH2型动车组由5节车箱组成，车组总功率为6000kW，最大牵引功率为4800kW，最大行驶速度为200km/h．
（1）当该车组用最大牵引功率以最大速度在平直轨道上匀速行驶3min，通过的路程是多少？在这个过程中车组受到的阻力是多少？
（2）为保证车组正常行驶，每节车箱上供乘客饮水用的电热水器耗电功率不能超过2800W．一节车箱内的电热水器5min最多可产生多少热量？这些热量可使多少20℃的水温度升高到70℃？[水的比热容为4.2×10³J/（kg?℃）]
（3）仔细观察车头的外形，请你谈谈这样设计的好处．

解：（1）车组的速度V=200km/h= $\text{[math]}$ ，
车组3min内所通过的路程S=Vt=200km/h× $\text{[math]}$ h=10km．
车组所受的牵引力F= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ =8.64×10⁴N，
因车组做匀速直线运动，所受阻力等于其牵引力f=F=8.64×10⁴N；
答：通过的路程是10km，在这个过程中车组受到的阻力是8.64×10⁴N．
（2）若电热水器消耗的电能全部转化为热能，一节车箱的电热水器5min最多可产生的热量Q=W=Pt=2800W×5×60s=8.4×10⁵J，
可以加热水的质量为：m= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ =4kg．
答：一节车箱内的电热水器5min最多可产生热量8.4×10⁵J，这些热量可使4kg20℃的水温度升高到70℃．
（3）好处有：
①车头为流线型可减小高速行驶时的空气阻力；
②车头上部空气流速大，下部流速小，高速行驶时可减小车头对轨道的压力（压强），从而减小阻力，降低噪声．
分析：（1）根据路程公式s=vt让最大行驶速度乘以行驶时间就可求出“和谐”号动车组3min内所通过的路程，已知最大行驶速度和最大牵引功率，根据公式F= $\text{[math]}$ 可求车组的牵引力，还知道车组做匀速运动，所以牵引力等于在这个过程中车组受到的阻力．
（2）先根据做功公式Q=W=Pt算出电热水器5min最多可产生的热量，再根据吸热公式Q=cm△t就可求水的质量；
（3）车头为流线型，可以减小阻力，我们还可以从流体压强与流速的关系来分析这样设计的好处．
点评：本题综合考查了速度公式、二力平衡的条件、及吸热公式的应用，以及流体压强与流速的关系，熟练掌握相应公式是解题的关键，解题过程中还要注意单位的换算．

练习册系列答案

南昌--上海南		上海南--南昌		运行距离
D92 次	8：34开 13：49到	D93 次	15：31开 20：39到	840km

根据上述列车运行时刻表的信息可知：D92次列车从南昌到上海南所用的时间是

min，它的平均速度为

km/h．合

m/s，这种快速列车的行李架正上方都装有小平面镜，可以方便乘客查看行李架上是否有物品遗漏，这是利用了光的

原理．

（2007?山西）阅读下列材料：
据人民网报到：2007年4月18日，中国客运列车进行第六次大提速，电力列车提速后的最高时速可达250km/h，但提速后的列车，在沿途的小站均不停车．
小亮家住在提速列车所经过的小站附近，每天望着风驰电掣的列车呼啸而过，小亮原本计划提速后更快捷地去旅游的愿望化为泡影．请同学们利用所学物理知识，回答下列问题：
（1）提速列车以最高时速在平直轨道上行驶时，受到

两

对平衡力的作用；提速列车行驶时，是将

内

能转化为机械能．
（2）提速后，列车进站刹车时仍能运动，请解释其原因．
（3）由于提速列车的速度加快，进站时刺耳的刹车声响彻云天，请同学们为车站旁的居民提供减弱噪声的具体措施之一．
（4）奔驰的列车快到站时，关闭发动机，列车速度由快变慢，最后停在站内，在此过程中，列车在水平方向上受到

（注：不计空气阻力）
A．牵引力，摩擦力 B．惯性力，摩擦力 C．摩擦力
（5）列车提速后，进站刹车时间加长，站内道轨的温度急剧升高，试从能量转化的角度解释道轨升温的原因．
（6）提速列车进站刹车道轨变热，能量损失，请同学们从节约能源的观点出发，设计一个减少因刹车而导致能量损耗的具体方案．
（7）为了小亮和其他小站乘客的方便，请同学们设计一个既不影响提速列车的车速，又不延长列车整体运行时间，同时让小站的乘客平稳自如地上下列车的方案（不考虑空气流速与压强的关系）．

铁路第六次大提速于2007年4月18日开始，随着火车的提速，市民从上海乘火车只需10小时就可到达北京，北京到上海的铁路路程约为1400公里，提速后列车的平均车速为

2007年4月18日“和谐号”动车组开始在西安与宝鸡之间运行，与传统列车比较，国产动车组在设计上采用了许多新技术，请你阅读并解答下列问题：
（1）如图所示，车头采用流线型设计可以减少

空气阻力

；车体采用强度高、密度

小

的铝合金等材料制造，使整车质量减小，有利于列车高速运行．
（2）采用“再生制动”技术，列车速度从200km/h降到90km/h的过程中不采用机械刹车，列车由于

惯性

继续行驶并带动电机逆转发电，把列车的机械能转化为电能输入电网．当车速降低到90km/h时，实施机械刹车，利用刹车片与轴之间的

摩擦

力使车速度减小直到停止．
（3）运行速度高，最高速度可达250km/h，根据下面列车时刻表可知，从西安至宝鸡乘坐D581次动车组比乘坐1723次列车节省时间

min；D581次列车的平均速度是

138.4

km/h．

车次	出发站	开车时间	到达站	到站时间	里程/km
D581	西安	06：25	宝鸡	07：40	173
1723	西安	08：12	宝鸡	10：38	173
K5	西安	13：20	宝鸡	15：33	173

（2009?龙沙区一模）2007年4月18日，我国铁路第六次大提速．如图14所示的是首列200km/h国产化动车组CRH5“和谐”号．传统的旅客列车是由机车和若干辆没有动力的客车组成的，动车组属于动力分散型电动车组，是自带动力可以双向驾驶的旅客列车．该车采用大流线型车头，圆滑鼓形断面车体．采用了轻量化高强度铝合金车体，自重仅为8.5吨．该车具有乘坐舒适度高、环保、寿命长等优点．
（1）从物理学的角度说一说，该车采用大流线型车头，铝合金车体有何好处？
（2）该车使用的是什么能源？该能源有何优点？

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