题目内容
【题目】如图所示,京沪高铁系统,包括轨道系统、车辆系统、信号系统、供电系统、调度系统,其中动车组车辆系统是把动力装置分散安装在每节车厢上,使其既具有牵引动力,又可以载客,这样的客车车辆叫做动车。而动车组就是几节自带动力的车辆(动车)加几节不带动力的车辆(也叫拖车)编成一组,就是动车组。如果在某次运行中,因这趟车客流比较多,用了8节动车和8节拖车组成动车组,假设每节动车的额定功率都相等,且行驶中每节动车在同一时刻的实际功率均相同,驶过程中动车组所受的总阻力恒定为Ff =1.2×105N,动车组的总质量为m=320t,始时动车组从静止以恒定加速度a=0.5m/s2启动做直线运动,达到额定功率后再做变加速直线运动,总共经过372.8s的时间加速后,保持功率不变,动车组便开始以最大速度vm=306km/h匀速行驶。求:
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(1)动车组的额定功率多大;
(2)动车组匀加速运动的时间;
(3)动车组在变加速运动过程中所通过的路程(计算结果保留3位有效数字)。
【答案】(1)1.02×107W;(2)72.8s;(3)17.6km。
【解析】
试题分析:(1)动车组以最大速度vm=306km/h=85 m/s匀速运动时,F=Ff =1.2×105N
动车组总功率 P=Fvm=Ff vm =1.02×107w
(2)设动车组在匀加速阶段所提供的牵引力为F,
由牛顿第二定律有 F - Ff = ma
解得 F =2.8×105N
设动车组在匀加速阶段所能达到的最大速度为v,匀加速运动的时间为t1,
由P=Fv,解得 v=36.4 m/s
由运动学公式 v=at1,解得t1=72.8s (或72.9s)
(3)动车变加速运动的时间 t2=t-t1=300s
设动车组在变加速过程中所通过的路程为s,由动能定理
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s=17.6km