题目内容

13.宁波地铁1号线今年年中开通运营,宁波将进入了地铁时代,根据所学的科学知识,回答下列问题:
(1)地铁站月台上离轨道附近画有一条明显的黄线,乘客必须站在黄线的外面,为什么?列车开来,人和列车间的空气流速增大,压强减小,外侧的空气流速不变,压强不变,所以人受到的外侧压强大于人和列车间的压强,容易把人推向列车,发生事故.
(2)一些地铁站台建造在较高的地面上,当列车进站前切断电机电源,车辆能自动冲上站台,恰好停在站台上,请从能量角度解释它的优点:列车进站时上坡使部分动能转化为重力势能,减少因刹车而损耗的能量;出站时利用下坡把存储的重力势能能转化为动能,从而起到节能的作用.
(3)与公交车相比,除了载客量大,准时外,地铁还有哪些优点?(只需写出一点).
(4)某一地铁电车(车自身的总质量为50吨)沿平直轨道运动,载客量为1000人(每人平均为50千克),所受阻力约等于总重的2%,当电车以72公里/时速度作匀速运行时,电动机的功率为多少千瓦?

分析 (1)流体压强与流速的关系:流速越大,压强越小;流速越小,压强越大.
(2)本题实际是考查物体的动能和势能可以相互转化的问题;物体上升时物体的动能转化为重力势能,动能减小,重力势能增大.物体下降时物体的重力势能转化为动能,重力势能减小,动能增大.
(3)从物理学方面的知识来考虑较好,比如节能、污染小、噪声小等.当然,其它答案只要合理都是可以的.
(4)知道物体的质量,根据公式G=mg求出物体的重力,再计算出牵引力大小;知道拉力和物体移动速度,应用功率公式求出功率.

解答 解:(1)列车开来,人和列车间的空气流速增大,压强减小,外侧的空气流速不变,压强不变,所以人受到的外侧压强大于人和列车间的压强,容易把人推向列车,发生事故.
(2)这种设计方案的优点是:列车进站时上坡使部分动能转化为重力势能,减少因刹车而损耗的能量;出站时利用下坡把存储的重力势能能转化为动能,从而起到节能的作用.
(3)与公交车相比,地铁还有的优点有:节能;快捷;安全;污染小;噪声小(本小题只要答案合理均可).
(4)电车和乘客总的重力为:
G=m总g=(50×103kg+1000×50kg)×10N/kg=1×106N;
电车的牵引力和阻力是一对平衡力,大小相等,
牵引力F=f=2%G=2%×1×106N=2×104N,
轻轨电车的牵引电动机的功率:
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=2×104N×72×$\frac{1}{3.6}$m/s=4×105W=400kW.
故答案为:(1)列车开来,人和列车间的空气流速增大,压强减小,外侧的空气流速不变,压强不变,所以人受到的外侧压强大于人和列车间的压强,容易把人推向列车,发生事故;
(2)列车进站时上坡使部分动能转化为重力势能,减少因刹车而损耗的能量;出站时利用下坡把存储的重力势能能转化为动能,从而起到节能的作用.
(3)噪声小.
(4)电动机的功率为400kW.

点评 (1)对于流体压强跟流速的关系,要分析一个物体两侧的流速变化,压强变化,判断物体的运动情况.
(2)掌握动能、重力势能的影响因素,以及动能、重力势能之间相互转化规律是解题的关键.
(3)本题是物理知识应用的一个典型题例,要求对物理知识有一个全面的了解并能学以致用,揭示了物理来源于生活又应用于生活的物理意识,是中考的常见题型.
(4)本题考查了重力公式、二力平衡、功率公式等知识点的应用,分析清楚题目所给信息,即可正确解题.

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