Question

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无砟（zha）轨道的高速列车
无砟轨道（如图甲）的路基不用碎石，铁轨和轨枕直接铺在混凝土上，这可减少维护，降低粉尘等，我国已进入高速铁路时代，高速列车的车头采用了（如图乙）流线型，可以减少运行时的阻力，在无砟轨道上运行时如子弹般穿梭而过，时速可高达350km，传统铁路的钢轨是固定在枕木上，之下为小碎石铺成的路砟（如图丙）．
高速铁路是指通过改造原有线路（直线化，轨距标准化），使营运速率达到每小时200公里以上，或者专门修建新的“高速新线”，使营运速率达到每小时250公里以上的铁路系统．动车组列车采用了“再生制动”技术，即列车在减速过程中，由于列车具有惯性，继续行驶并带动发电机发电，并返回电网．
（1）设计为子弹头型，目的是：______．
（2）动车组列车采用了“再生制动”技术，从能量转化角度看是______转化成______能．
（3）列车在斜向上行驶中，速度v与时间t的关系如图丁所示．下列判断正确的是______
A．在0～t₁内，列车受到的动力小于阻力   B．在t₁～t₂内，列车受到的动力等于阻力
C．在t₂～t₃内，列车运动的机械能不变    D．在t₂～t₃内，列车运动的速度保持不变
（4）传统的铁路轨道路砟和枕木的作用是______．
①增大受力面，防止铁轨因压力太大而下陷到泥土里    ②可以减小噪声和列车振动   
③可以减小维护、降低粉尘     ④可以吸热、增加透水性
A．①②③B．①②④C．①③④D．②③④
（5）乘客在站台边候车时，为什么站在离轨道一定距离的地方才能确保人身安全？答：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）列车设计成子弹头型是为了减小空气阻力作用；
（2）列车在减速行驶时，列车由于惯性要保持原来的运动状态，同时把机械能转化为电能，达到再生制动效果．
（3）从速度v与时间t的关系图象可知，物体的运动状态；
（4）传统的铁路轨道路砟和枕木的主要作用是在压力一定时，增大受力面积来减小压强，保护路基．传统的路基有一些碎石，可以增加透水性．可以减小噪音和减小振动．
（5）从流体压强与流速关系的角度可分析这一规定的道理．
解答：解：（1）列车设计成子弹头型是通过减少汽车的迎风面积，来减小空气的阻力作用．
（2）列车在减速过程中，列车由于惯性还要保持原来的运动状态，带动闭合电路的一部分导体在磁场中进行切割磁感线运动，电路中有感应电流产生．在继续行驶带动发电机发电过程中，机械能转化为电能．
（3）A、在0～t₁内，列车的速度在不断增加，列车受到的动力大于阻力，故A错误；
B、在t₁～t₂内，列车的速度逐渐减小，列车受到的动力小于阻力；故B错误；
C、在t₂～t₃内，列车的速度不变，动能不变，因为不知道重力势能的变化，所以无法判断列车的机械能的变化；故C错误；D正确；
故选D；
（4）传统的铁轨都铺在枕木上，是在压力一定时，增大受力面积来减小压强，来保护路基．传统的路基都有碎石，碎石能增加透气和透水性，能减小噪音和减小列车的振动．
无砟轨道的路基不用碎石，铁轨和轨枕直接铺在混凝土上．这可减少维护、降低粉尘等．这也是无砟轨道和传统轨道的重要区别．
故选B；
（5）高速列车驶过时，列车附近的空气流速变大，压强变小，若人离轨道较近则外侧的大气压会把人推向火车而发生危险．
故答案为：（1）减小空气的阻力；（2）机械能；电；（3）D；（4）B；（5）高速列车驶过时，列车附近的空气流速变大，压强变小，若人离轨道较近则外侧的大气压会把人推向火车而发生危险．
点评：本题把无砟轨道的高速列车行驶时的一些现象和物理知识联系起来，考查了二力平衡条件、压强、噪音、速度图象、流体压强和流速的关系，综合性很强，给解题带来了难度．