Question

根据UIC（国际铁道联盟）的定义，高速铁路是指营运速率达200km/h以上的铁路和动车组系统．据铁路警方测算：当和谐号动力组列车以350km/h的速度在平直铁轨上匀速行驶时，受到的阻力约为10⁶N，如果撞击一块质量为0.5kg的障碍物，撞击时间约为0.01s，会产生大约5000N的冲击力，瞬间可能造成列车颠覆，后果不堪设想．在撞击过程中，下列说法正确的是（ ）
A．列车受到合外力的冲量约为50N?s
B．障碍物受到合外力的冲量约为175N?s
C．列车受到合外力的冲量约为10⁴N?s
D．列车和障碍物组成的系统动量近似守恒

Answer 1

【答案】分析：（1）列车匀速行驶隐含列车在行驶过程中处于平衡状态即不受力或受平衡力，题目中是受平衡力作用；
（2）冲击力指作用时间极短，系统内力远大于外力，此时系统的动量守恒．
（3）冲量I=Ft
解答：解：因为列车处于匀速行驶过程中，此时对列车而言所受合外力为零，当受到障碍物撞击时，受到大约5000N的冲击力即为列车的合外力根据I=Ft=50N?s，故A选顶正确；
B、障碍物对列车的冲击力和列车对障碍物的冲击力是作用力与反作用力，且作用时间相同，所以合外力的冲量应和列车所受合外力冲量大小相等方向相反，所以B不正确；
C、因为列车受到合外力的冲量为50N?s，故C错；
D、因为撞击时间极短，系统内力远大于外力，在撞击的过程中系统外的作用力冲量近似为零，也就是系统动量近似守恒，故D正确．
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点评：根据动量定理，主要讨论动量守恒的条件之一，在爆炸或碰撞这种作用时间短，系统内力远大于外力的情况下，可视为系统动量守恒．因为时间短，外力的冲量小可以忽略不计，根据动量定理可得系统动量守恒．