Question

【题目】2016年9月30日，国内首条新能源悬挂式空中轨道交通试验线在成都亮相，如图所示，该试验线全长为1.25km，列车设计时速为60km/h，该系统创造性地将锂电池包代替高压电用于提供列车的牵引动力，在世界上属于首创．
（1）该列车以设计时速行驶完试验线全程，需要多少分钟？
（2）若列车总质量为6t，列车所受摩擦力与列车对轨道压力的比值μ=0.08．则列车在水平轨道上匀速运动时的牵引力为多大？
（3）若列车正常行驶时，每千米耗电量为2.5kWh，与每千米消耗汽油0.4kg的公交汽车相比，哪一个更节能？（汽油的热值q=4.6×107J/kg）

Answer 1

【答案】
（1）解：根据公式v= 可知；

需要的时间：t= = = =1.25min；

（2）解：列车的重力：G=mg=6×103kg×10N/kg=6×104N；

因列车匀速行驶处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，

所以，列车匀速运动时牵引力大小：F=f=μG=0.08×6×104N=4.8×103N；

（3）解：完全燃烧0.4kg汽油放出的热量：Q=mq=0.4kg×4.6×107J/kg=1.84×107J；

列车消耗的电能W=2.5kWh=2.5×3.6×106J=9×106J；

因为Q＞W，所以列车节能．

【解析】（1）已知路程和速度，利用v= 计算试验时间；（2）知道列车的质量，根据G=mg求出列车所受重力的大小；列车匀速行驶处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，根据F=f=0.08G求出其大小；（3）根据Q=mq求出0.4kg汽油完全燃烧放出的热量；然后与2.5kWh电能进行比较．
【考点精析】解答此题的关键在于理解二力平衡条件的应用的相关知识，掌握二力平衡的条件是：作用在同一物体上的两个力大小相等，方向相反，且作用在同一直线上，即合力为零．（一物、二力、等大、反向、同直线）．