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13.目前,我国的高铁技术已处于世界领先水平,它是由几节自带动力的车厢(动车)加几节不带动力的车厢(拖车)组成一个编组,称为动车组.若每节动车的额定功率均为1.35×104kw,每节动车与每节拖车的质量(包括乘务员和乘客)都相同,均为5×104kg,动车组运行过程中每节车厢受到的阻力恒为重力的0.075倍,取g=10m/s2.某高铁是由2节动车和6节拖车编成动车组来工作的,其头、尾为动车,中间为拖车.求:(所有结果保留3位有效数字)
(1)该动车组的最大时速v为多少km/h?
(2)当动车组以加速度1.5m/s2加速行驶时,第3节车厢对第4节车厢的作用力为多大?

分析 (1)当牵引力等于阻力时,速度最大,根据发动机的功率以及阻力的大小求出动车组的最大速度.
(2)运用整体法和隔离法,根据牛顿第二定律求出第3节车厢对第4节车厢的作用力.

解答 解:(1)当牵引力等于阻力时,速度最大,根据$\frac{2P}{v}=8kmg$得最大速度为:
v=$\frac{2P}{8kmg}=\frac{P}{4kmg}=\frac{1.35×1{0}^{7}}{4×0.075×5×1{0}^{5}}$m/s=90m/s=324km/h.
(2)对整体分析,根据牛顿第二定律得:
$\frac{2P}{v}-8kmg=8ma$,
隔离对前三节车厢分析,根据牛顿第二定律得:
$\frac{P}{v}-3kmg-F=3ma$,
代入数据联立解得:F≈1.13×105N.
答:(1)该动车组的最大时速为324km/h;
(2)第3节车厢对第4节车厢的作用力为1.13×105N.

点评 当机车的速度达到最大时,机车做匀速运动,此时机车处于受力平衡状态,即此时的牵引力和受到的阻力的大小相等,再根据瞬时功率的公式即可解答本题.

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