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動車組列車(如圖17所示)是由幾節(jié)自帶動力的車廂(動車)加幾節(jié)不帶動力的車廂(拖車)編成一組,它將動力裝置分散安裝在多節(jié)車廂上。在某次試運行中共有4節(jié)動車和4節(jié)拖車組成動車組,每節(jié)動車可以提供Pe=750kW的額定功率,每節(jié)車廂平均質(zhì)量為m=20t。該次試運行開始時動車組先以恒定加速度a=0.5m/s2啟動做直線運動,達(dá)到額定功率后再做變加速直線運動,總共經(jīng)過550s的時間加速后,動車組便開始以最大速度vm=270km/h勻速行駛。設(shè)每節(jié)動車在行駛中的功率相同,行駛過程中每節(jié)車廂所受阻力相同且恒定。求:

(1)動車組在勻加速階段的牽引力大小;

(2)動車組在整個加速過程中每節(jié)動車的平均功率;

(3)動車組在整個加速過程中所通過的路程(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

解:

(1)設(shè)動車組在運動中所受阻力為Ff ,動車組的牽引力為F

動車組以最大速度勻速運動時,F=Ff

動車組總功率 P=Fvm=Ff vm ,P=4Pe                                            (1分)

解得  Ff =4×104N

      設(shè)動車組在勻加速階段所提供的牽引力為,

由牛頓第二定律有 - Ff = 8ma                                  (1分)

      解得  =1.2×105N                                            (1分)

(2)設(shè)動車組在勻加速階段所能達(dá)到的最大速度為v,勻加速運動的時間為t1,

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

     由運動學(xué)公式  v=at1      解得t1=50s  

     動車在非勻加速運動的時間 t2=t-t1=500s                           (1分)

     動車組在加速過程中每節(jié)動車的平均功率 

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

(3)設(shè)動車組在加速過程中所通過的路程為s,由動能定理

                                 (1分)

解得    s=28km                                              (2分)

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:2014屆北京市海淀區(qū)高三上學(xué)期期中考試物理試卷(解析版) 題型:計算題

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

(1)動車組在勻加速階段的牽引力大。

(2)動車組在整個加速過程中每節(jié)動車的平均功率;

(3)動車組在整個加速過程中所通過的路程(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

 

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