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【题目】2015年9月1日沈丹高铁建成通车.丹东和沈阳一小时经济圈成为现实.五一放假期间,铭铭与家人乘坐高铁从丹东到沈阳游玩.如图是他们乘坐的“和谐号”高铁列车,下表是它的部分参数.

满载时总质量

1000t

车轮与铁轨接触总面积

0.8m2

最高时速

360km/h


(1)满载的列车停在水平轨道上时,对轨道的压强是多少?
(2)丹东至沈阳站的高铁全长约240km.若列车以最高时速在水平轨道上匀速行驶,所受阻力是其满载时重力的0.01倍,此过程中牵引力的功率是多少?
(3)“和谐号”运行1km耗电1.075×108J,若这些电能全部由燃烧柴油来获得,列车行驶1km需要消耗多少kg柴油?(q柴油=4.3×107J/kg)

【答案】
(1)解:满载的列车停在水平轨道上时,对轨道的压力:

F=G=mg=1000×103kg×10N/kg=107N,

对轨道的压强:

p= = =1.25×107Pa;

答:满载的列车停在水平轨道上时,对轨道的压强是1.25×107Pa;


(2)解:列车以最高时速在水平轨道上匀速行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,

所以,列车的牵引力:

F′=f=0.01G=0.01×107N=105N,

列车匀速行驶的速度:

v=360km/h=100m/s,

此过程中牵引力的功率:

P=F′v=105N×100m/s=107W;

答:此过程中牵引力的功率是107W;


(3)解:根据题意可知,完全燃烧柴油获得的热量:

Q=W=1.075×108J,

由Q=mq可得,列车行驶1km需要消耗柴油的质量:

m′= = =2.5kg.

答:这些电能全部由燃烧柴油来获得,列车行驶1km需要消耗2.5kg柴油.


【解析】(1)满载的列车停在水平轨道上时,对轨道的压力等于总重力,根据F=G=mg求出其大小,又知道车轮与铁轨接触总面积,根据p= 求出对轨道的压强;(2)列车以最高时速在水平轨道上匀速行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,二力大小相等,根据P= = =Fv求出此过程中牵引力的功率;(3)根据题意可知完全燃烧柴油获得的热量,根据Q=mq求出列车行驶1km需要消耗柴油的质量.
【考点精析】解答此题的关键在于理解压强的大小及其计算的相关知识,掌握压强的计算公式及单位:公式:p =F/s ,p表示压强,F表示压力,S表示受力面积压力的单位是 N,面积的单位是 m2, 压强的单位是 N/m2,叫做帕斯卡,记作Pa .1Pa=1N/m2.(帕斯卡单位很小,一粒平放的西瓜子对水平面的压强大约为20Pa),以及对功率的计算与测量的理解,了解功率的计算: P = W/tW 表示功,单位是焦(J). t表示时间 ,单位是秒(s) P表示功率,单位是瓦特(W)1 W= 1 J/s.

练习册系列答案
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(1)电源的电压.
(2)若环境温度为40℃时,要保证整个电路元件的安全,滑动变阻器可以调节的范围.
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(1)如图甲所示是小明没有连接完的实物电路,请用笔画线代替导线将实物图补充完整.
(2)闭合开关前,图甲中的滑片P应位于(选填“左”或“右”)端;闭合开关无论怎样移动变阻器滑片P , 发现小灯泡始终不亮,电压表有示数,电流表无示数,原因可能是(写出一种即可).
(3)排除故障,闭合开关,移动滑片,当电流表的示数为0.3 A时,电压表的示数如图乙所示,读数为V,小灯泡的额定功率为_W.

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(1)小明想先用电流表测量“C”点处的电流,已经连接了部分电路,请你按要求用笔画线代替导线将实物图连接完整.

(2)在把电流表分别接入到电路中的A、B、C处后,将第一次测出的电流填入下表:

A处的电流IA

B处的电流IB

C处的电流IC

第一次测量

0.1

0.12

0.22

第二次测量

0.2

0.24

0.44

第三次测量

0.25

0.3

0.55

为了防止个别偶然因素的影响,他们采用了以下两种方法之一来重复实验,完成了第二次和第三次测量.
方法一:改变电源电压;
方法二:更换其中一条支路中的灯泡(规格不同);
请你根据他们的实验步骤和有关数据回答下列问题.
在拆接电路时,开关必须.
上面设计的表格中存在的不足之处是.
表格补充完整后,通过对上面数据的分析可知:后面两次实验是采用方法来进行的,在第三次测量时,C处的电流表量程应选.
实验的结论:并联电路中.

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