Question

【題目】2015年9月1日沈丹高鐵建成通車。丹東和沈陽一小時經濟圈成為現實。五一放假期間，銘銘與家人乘坐高鐵從丹東到沈陽游玩．如圖是他們乘坐的“和諧號”高鐵列車，下表是它的部分參數．

滿載時總質量	1000t
車輪與鐵軌接觸總面積	0.8m2
最高時速	360km/h

（1）滿載的列車停在水平軌道上時，對軌道的壓強是多少?

（2）丹東至沈陽站的高鐵全長約240km．若列車以最高時速在水平軌道上勻速行駛，所受阻力是其滿載時重力的0.01倍，此過程中牽引力的功率是多少?

（3）“和諧號”運行1km耗電1.075×108J，若這些電能全部由燃燒柴油來獲得，列車行駛1km需要消耗多少kg柴油 ?(q柴油=4.3×107J/kg)

Answer 1

【答案】（1）1.25×107Pa （2）107W （3）2.5kg

【解析】（1）滿載的列車停在水平軌道上時，對軌道的壓力：F=G=mg=1000×103kg×10N/kg=107N，

對軌道的壓強：p=F/S=107N/0.8m2=1.25×107Pa；

（2）列車以最高時速在水平軌道上勻速行駛時處于平衡狀態，受到的牽引力和阻力是一對平衡力，所以，列車的牽引力：F′=f=0.01G=0.01×107N=105N，

列車勻速行駛的速度：v=360km/h=100m/s，

此過程中牽引力的功率：P=F′v=105N×100m/s=107W；

（3）根據題意可知，完全燃燒柴油獲得的熱量：Q放=W=1.075×108J，

由Q放=mq可得，列車行駛1km需要消耗柴油的質量：

m′=Q放/q=1.075×108J/4.3×107J/kg=2.5kg．