Question

世界經濟金融危機嚴峻，為抵御國際經濟環境對我國的不利影響，中央決定到2010年投資4萬億擴大內需，促進經濟增長，加快鐵路基礎設施建設是一項重要內容．如圖1所示是質量為800噸的火車在鋼軌上行駛的示意圖，如圖2為火車與鋼軌等各部分的關系圖．

該列火車經過某路基時的壓強值如下表所示，求：

輪對鋼軌	鋼軌對軌枕	軌枕對道床
7500	20	2

（1）車輪與鋼軌的接觸面積．
（2）忽略鋼軌的質量，則火車所在部分鋼軌與軌枕的接觸面積．
（3）如果再要加400噸的貨物，又不增加火車對鋼軌等的壓強，介紹你認為可行的方法．

Answer 1

解：（1）F=G=mg=800×10³kg×9.8N/kg=7.84×10⁶N，
∵P=，
∴S===0.01m²，
（2）∵P=，
∴S₁===3.92m²．
（3）如果再要加400噸的貨物，又不增加火車對鋼軌等的壓強，那么就加掛車廂．
答：（1）車輪與鋼軌的接觸面積為0.01m²．
（2）火車所在部分鋼軌與軌枕的接觸面積為3.92m²．
（3）加掛車廂．
分析：（1）已知該列火車經過某路基時的壓強值和火車質量，火車對鋼軌的壓力等于其重力，根據壓強公式變形可求得車輪與鋼軌的接觸面積．
（2）根據表中數據可知，鋼軌對軌枕的壓強，鋼軌對軌枕的壓力等于火車重力，根據壓強公式變形可求得車輪與鋼軌的接觸面積．
（3）壓力不變時，增大受力面積，壓強減小；減小受力面積，壓強增大，結合這個規律，可以得出結論．
點評：此題考查學生對壓強公式及其變形的靈活運用，在平時的學習過程中，要擅于運用物理知識來解釋一些日常現象，從而為解答此類題積累經驗積．