Question

（10分）動(dòng)車(chē)組列車(chē)（如圖17所示）是由幾節(jié)自帶動(dòng)力的車(chē)廂（動(dòng)車(chē)）加幾節(jié)不帶動(dòng)力的車(chē)廂（拖車(chē)）編成一組，它將動(dòng)力裝置分散安裝在多節(jié)車(chē)廂上。在某次試運(yùn)行中共有4節(jié)動(dòng)車(chē)和4節(jié)拖車(chē)組成動(dòng)車(chē)組，每節(jié)動(dòng)車(chē)可以提供P_e=750kW的額定功率，每節(jié)車(chē)廂平均質(zhì)量為m=20t。該次試運(yùn)行開(kāi)始時(shí)動(dòng)車(chē)組先以恒定加速度a=0.5m/s²啟動(dòng)做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，達(dá)到額定功率后再做變加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，總共經(jīng)過(guò)550s的時(shí)間加速后，動(dòng)車(chē)組便開(kāi)始以最大速度v_m=270km/h勻速行駛。設(shè)每節(jié)動(dòng)車(chē)在行駛中的功率相同，行駛過(guò)程中每節(jié)車(chē)廂所受阻力相同且恒定。求：

（1）動(dòng)車(chē)組在勻加速階段的牽引力大小；

（2）動(dòng)車(chē)組在整個(gè)加速過(guò)程中每節(jié)動(dòng)車(chē)的平均功率；

（3）動(dòng)車(chē)組在整個(gè)加速過(guò)程中所通過(guò)的路程（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

 

Answer 1

【答案】

(1)1.2×10⁵N (2) 715.9kW (3) 28km

【解析】

試題分析：設(shè)動(dòng)車(chē)組在運(yùn)動(dòng)中所受阻力為F_f ，動(dòng)車(chē)組的牽引力為F，

動(dòng)車(chē)組以最大速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)=F_f

動(dòng)車(chē)組總功率 P=Fv_m=F_f v_m ，P=4P_e             （1分）

解得  F_f =4×10⁴N

設(shè)動(dòng)車(chē)組在勻加速階段所提供的牽引力為Fʹ，

由牛頓第二定律有 Fʹ - F_f = 8ma        （1分）

解得  Fʹ =1.2×10⁵N           （1分）

（2）設(shè)動(dòng)車(chē)組在勻加速階段所能達(dá)到的最大速度為v，勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t₁，

由P=Fʹ v       解得 v=25m/s          （1分）

由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式  v=at₁      解得t₁=50s  

動(dòng)車(chē)在非勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 t₂=t-t₁=500s         （1分）

動(dòng)車(chē)組在加速過(guò)程中每節(jié)動(dòng)車(chē)的平均功率 

代入數(shù)據(jù)解得 =715.9kW（或約為716kW）         （2分）

（3）設(shè)動(dòng)車(chē)組在加速過(guò)程中所通過(guò)的路程為s，由動(dòng)能定理

        （1分）

解得    s=28km          （2分）

考點(diǎn)：機(jī)車(chē)啟動(dòng) 牛頓第二定律 勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律 動(dòng)能定理