Question

（2013?鐵嶺）一列由內(nèi)燃機車牽引的運煤列車，一節(jié)車廂的質(zhì)量是23t，每節(jié)車廂最大載貨量是60t，每節(jié)車廂與鐵軌總接觸面積是0.01m²．整列列車在內(nèi)燃機車牽引下，以20m/s的速度在平直的鐵軌上勻速行駛，受到的阻力為5×10⁴N．求：
（1）一節(jié)滿載的車廂靜止時，對水平鐵軌的壓強為多少pa？（g取10N/kg）
（2）內(nèi)燃機車前進時牽引力的功率為多少W？
（3）若煤炭完全燃燒放出的熱量有30%轉(zhuǎn)化為電能，一節(jié)車廂的燃煤（滿載）可發(fā)電多少J？（燃煤的熱值q燃煤=2.9×10⁷J/kg）

Answer 1

分析：（1）車廂對水平鐵軌的壓力等于它的重力，由壓強公式可以求出車廂對鐵軌的壓強．
（2）由平衡條件求出機車的牽引力，由功率公式求出內(nèi)燃機牽引力的功率．
（3）應用燃燒值公式求出煤完全燃燒釋放的熱量，然后求出可以發(fā)的電能．

解答：解：（1）車廂對鐵軌的壓強：
p=

F

S

=

G

S

=

mg

S

=

(23×103kg+60×103kg)×10N/kg

0.01m2

=8.3×10⁷Pa；
（2）列車做勻速直線運動，處于平衡狀態(tài)，
由平衡條件可知，列車的牽引力F=f=5×10⁴N，
牽引力的功率P=

W

t

=

Fs

t

=Fv=5×10⁴N×20m/s=1×10⁶W；
（3）發(fā)電的能量W_電=ηQ_放=ηmq=30%×60×10³kg×2.9×10⁷J/kg=5.22×10¹¹J；
答：（1）一節(jié)滿載的車廂靜止時，對水平鐵軌的壓強為8.3×10⁷Pa；
（2）內(nèi)燃機車前進時牽引力的功率為1×10⁶W；
（3）若煤炭完全燃燒放出的熱量有30%轉(zhuǎn)化為電能，一節(jié)車廂的燃煤（滿載）可發(fā)電5.22×10¹¹J．

點評：本題考查了求壓強、牽引力的功率、發(fā)電的電能等問題，應用壓強公式、功率公式與燃燒值公式即可正確解題，本題難度不大．