题目内容

9.如图是某城市的地铁设计方案,进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡.为了充分利用能量,上坡前就关闭发动机,利用惯性冲上缓坡.已知火车进站、停站、出站的时间分别为30s、60s、30s,火车车身长300m.火车总质量为800t,火车匀速前进时受到的阻力为火车总重力的10%.

求:(1)火车从火车头进站、停站、到火车尾出站的整个过程中平均速度的大小.
(2)火车在水平匀速直线行驶时受到阻力的大小.
(3)火车出站后以l08km/h速度水平匀速直线行驶时,其牵引力的大小.

分析 (1)求出火车进站、停站、出站的总时间,总路程为站台长度加上车长,利用速度公式求平均速度;
(2)利用G=mg求出重力,根据阻力与重力的关系求阻力大小;
(3)已知阻力大小,根据二力平衡条件可知牵引力大小.

解答 解:
(1)火车进站、停站、出站的总时间:
t总=30s+60s+30s=120s,
总路程:
S总=900m+300m+900m+300m=2400m,
平均速度:
v=$\frac{{s}_{总}}{{t}_{总}}$=$\frac{2400m}{120s}$=20m/s;
(2)由题意可知,阻力:
f=10% G=10% mg=10%×8×105kg×10N/kg=8×105N;
(3)因为火车匀速直线行驶,受力平衡,
所以,牵引力:F=f=8×105N.
答:(1)火车从火车头进站、停站、到火车尾出站的整个过程中平均速度的大小为20m/s.
(2)火车在水平匀速直线行驶时受到阻力的大小为8×105N.
(3)火车出站后以l08km/h速度水平匀速直线行驶时,其牵引力的大小8×105N.

点评 本题考查了学生对速度公式、重力公式、二力平衡条件的掌握和运用,本题关键是注意:计算平均速度要用总路程除以总时间.

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