Question

【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）

Answer 1

【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放=W=1.075×108J，

由Q放=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放=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．