题目内容

8．武汉市轻轨交通近两年发展迅速，轻轨二期正加紧建设，第二期轻轨项目总长40km，横跨武汉三镇，设计最快运行时速72km/h，轻轨牵引机车采用变频直流电动机作动力，其相关技术参数如下：
额定电压平均工作电流拖载车厢有效货载
直流750V80A10节25000kg
（1）列车进站时，采用“再生制动”技术，即列车减速时，由于列车具有惯性，继续行驶带动发电机发电，把机械能转化为电能，并返回电网．
（2）若轻轨列车匀速行驶时所受阻力与其速度的平方成正比，即f=kv2[其中k=6N/（ms-1）-2]，则以最快速度行驶时，电动机的功率为多少？
（3）乘坐二期轻轨以最快速度行驶全程需多长时间？若采用效率为25%的燃油内燃机车来作动力，这段时间要消耗多少燃油？（柴油的热值为4×107J/kg）

分析 （1）利用惯性知识和能量转化的角度分析解答．
（2）当列车匀速前进时，列车的牵引力等于列车所受的阻力，列车牵引力功率可以用公式P=Fv，进行求解．
（3）已知第二期轻轨项目总长40km，最快运行时速72km/h，利用v=$\frac{s}{t}$变形可求得以最快速度行驶全程需多长时间；根据有用功和效率求出总功，即柴油燃烧放出的热量，利用Q=mq计算出柴油的质量．

解答 解：（1）列车在减速过程中，列车由于惯性还要保持原来的运动状态，带动闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中有感应电流产生；在继续行驶带动发电机发电过程中，机械能转化为电能．
（2）最快运行时速：v=72km/h=20m/s，
已知列车匀速行驶时所受阻力与速度平方成正比，即f=kv2，
当列车在水平轨道上匀速行驶时，牵引力等于阻力，即F=f=kv2，
所以，以最快速度行驶时，电动机的功率：
P=Fv=kv2•v=kv3=6N/（ms-1）-2×（20m/s）3=4.8×104W；
（3）由v=$\frac{s}{t}$可得，以最快速度行驶全程所需时间：
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{4×1{0}^{4}m}{20m/s}$=2×103s；
由P=$\frac{W}{t}$可得，有用功：W=Pt=4.8×104W×2×103s=9.6×107J；
由η=$\frac{W}{Q}$得，柴油完全燃烧放出热量：
Q=$\frac{W}{η}$=$\frac{9.6×1{0}^{7}J}{25%}$=3.84×108J，
由Q=mq得，消耗柴油的质量：
m=$\frac{Q}{q}$=$\frac{3.84×1{0}^{8}J}{4×1{0}^{7}J/kg}$=9.6kg．
故答案为：（1）惯性；机械；电；
（2）以最快速度行驶时，电动机的功率为4.8×104W；
（3）这段时间要消耗9.6kg燃油．

点评 此题考查了惯性，能量转化、功的公式、燃料完全燃烧放热公式、效率公式的掌握和运用，知识点多，分析过程中要注意细节．

练习册系列答案
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18．下列关于托盘天平使用方法的说法中，错误的是（　　）
A．调节天平横梁平衡时，要先将天平放置在水平台上，并将游码放在左端零刻度处
B．天平平衡时，指针应该指在分度盘中线处或指针在分度盘中线左右摆动幅度相同
C．称量物体质量时，物体放在天平的左盘、右盘中都可以
D．砝码的取放都要用镊子
19．在测量未知电阻Rx的实验中，实验室提供如下实验器材：电源（电压恒定但电压值未知）、电阻箱R0、电压表、电流表、开关导线若干．实验小组的同学设计了如图甲、乙两种实验电路．

（1）利用图甲所示方案实验时，小虎根据电路图，连接成如图丙所示的实物电路．
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（2）利用图乙所示方案实验时，将电阻箱接入电路的阻值调为R2，仅闭合S1时，测得电压表示数为U1；再闭合S2时电压表示数变化几乎为零．经检查各元件及连线均完好，你认为出现上述结果的原因可能是R2的阻值太小．修正存在的问题后，小虎重新完成上述实验，但读取的电阻箱接入电路的阻值比实际值大，这将导致Rx的测量值偏大（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）．
（3）爱思考的小华认为，利用图甲所给器材还可以设计出其他测量Rx阻值的方案，如在图甲中将S2改接在Rx两端等等．请你只利用图甲所给器材，再设计出一种不需要拆接电路就可测量Rx阻值的新方法，将电路图画在虚线框中．
16．以下关于生活中常见物品的科学原理说明中错误的是（　　）
A．建筑工人常使用的“铅垂线”是了利用重力的方向总是垂直向下的原理
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3．用动滑轮将重为80牛的物体匀速提升2米，拉力做功200焦．不考虑绳重和一切摩擦．
（1）求此时动滑轮的机械效率；
（2）如果该动滑轮匀速提升200牛的重物，拉力的功率为11瓦，则重物上升的速度是多大？
13．在探究质量与体积的关系时，小林根据实验数据画出了如图所示的图象，由图可知物质甲的密度比较大．用这两种物质分别做成A、B两个质量相等的实心正方体．把它们放在水平地面上，A、B两物体对水平地面的压强之比pA：pB=4：1．
20．“南三听涛”是湛江八景之一，濒临浩瀚的南海，天水相连，涛声喧哗，巨浪排峰．声音是由物体的振动产生的．如图是两个声音在同一个示波器上显示出来的波形．从图形可知甲图响度大，乙图音调高．
17．在两只试管内分别装有水、酒精，然后把两只试管放入沸水中（试管的底不接触容器的底），关于试管中的水和酒精，说法正确的是（　　）
A．水会沸腾，酒精不会沸腾B．酒精会沸腾，水不会沸腾
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18．在做《决定电阻大小的因素》实验时，老师为我们准备了下表中的器材．为了研究方便，每次挑选两根合适的电阻丝，测出通过它们的电流后进行比较，得出结论．
材料锰铜锰铜锰铜钨钨镍铬镍铬
电阻丝代号ABCDEFG
长度m1.01.01.50.51.20.51.5
横截面积mm23.20.81.20.81.21.21.2
①要研究电阻与导体的材料有关，应选电阻丝C和G；
②要研究电阻与导体长度有关，应选电阻丝F和F和G．

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