Question

8．温州正式进入高铁时代，如图为CRH2型“和谐”号动车组开始驰骋在福厦铁路线上．动车高速列车组由5节车箱组成，最大牵引功率为4.8×10⁶W，最大行驶速度为60m/s．

（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？
（2）在这个过程中车组受到的阻力是多少？
（3）仔细观察车头的外形，请你谈谈这样设计的好处．

Answer 1

分析 （1）车组匀速行驶时，已知时间和速度，由s=vt求路程．
（2）由P=Fv求得牵引力，匀速运动时牵引力与阻力大小相等．
（3）车头是流线型的，可以减小阻力．并根据流体压强知识分析．

解答 解：（1）车组以最大速度在平直轨道上匀速行驶3min，通过的路程是 s=vt=60×180m=10800m；
（2）由P=Fv得牵引力为：F=$\frac{P}{v}$=$\frac{4.8×1{0}^{6}}{60}$=8×10⁴N
因车组匀速运动，所以所受的阻力等于其牵引力，为：f=F=8×10⁴N
（3）这样设计的好处有：
①车头为流线型可减小高速行驶时的空气阻力．
②车头上部空气波速大，下部波速小，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．
答：（1）通过的路程是10800m；
（2）车组受到的阻力是8×10⁴N．
（3）这样设计的好处有：
①车头为流线型可减小高速行驶时的空气阻力．
②车头上部空气波速大，下部波速小，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．

点评 解决本题的关键要明确汽车的运动情况，掌握力学基本规律，如匀速运动的位移公式、功率公式P=Fv．