题目内容

铁路提速要解决许多技术问题.通常,列车阻力与速度平方成正比,即.列车要跑得快必须用大功率的机车来牵引.(1)试计算列车分别以120km/h和40km/h的速度匀速行驶时,机车功率大小的比值.

(提示:物理学中重要的公式有F=ma,W=Fs,P=Fv,)

(2)除上题涉及的问题外,还有许多其他技术问题需要解决.例如:为了减少列车在高速行驶中的振动,需要把原先的有接缝轨道改为无接缝轨道,请你再举一例,并简要说明.

答案:略
解析:

(1)功率之比为,(2)可以通过增大轨道半径的方法减小所需要的向心力.

(1)列车匀速运动时机车的牵引力F与列车所受阻力f相等,由牛顿第二定律可得F-f=0,其中,则由此二式可得,,即有:和,代入数据和,并将二式相比可得.

(2)由火车转弯时所需要的向心力公式可知,在轨道转弯半径一定的情况下,火车的速度越大所需要的向心力就越大.故可以通过增大转弯半径的方法减小所需的向,心力.

注:此题的新颖之处在于可发散思维.为了解决提速而产生的技术问题,除去防止振动而改有接缝为无接缝外,还可以为了减少阻力而把车头做成“流线形状”……等,它不仅考查了对各种可能产生的问题的设想能力,还能检验出解决这些问题的思维能力.


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