Question

我國(guó)新型高速列車(chē)“和諧”號(hào)動(dòng)車(chē)組已馳騁在主要鐵路線上．如圖所示的CRH2型動(dòng)車(chē)組由5節(jié)車(chē)廂組成，車(chē)組總功率為6000kW，最大牽引功率為4800kW，最大行駛速度為200km/h．
（1）當(dāng)該車(chē)組用最大牽引功率以最大速度在平直軌道上勻速行駛3min，通過(guò)的路程是多少？在這個(gè)過(guò)程中車(chē)組受到的阻力是多少？
（2）仔細(xì)觀察車(chē)頭的外形，請(qǐng)你談?wù)勥@樣設(shè)計(jì)的好處．

Answer 1

【答案】分析：（1）已知速度及運(yùn)動(dòng)時(shí)間，由s=vt可求出動(dòng)車(chē)組的路程；利用公式W=Pt求解牽引力做的功，然后求出牽引力大小，然后由平衡條件求出動(dòng)車(chē)組受到的阻力；
（2）車(chē)頭為流線型，可以減小阻力，我們還可以從流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系來(lái)分析這樣設(shè)計(jì)的好處．
解答：解：（1）列車(chē)的行駛時(shí)間t=3min=h，車(chē)組3min內(nèi)所通過(guò)的路程s=vt=200km/h×h=10km；
牽引力3min內(nèi)做的功W=Pt=4800×1000W×3×60s=8.64×10⁸J；
車(chē)組的最大牽引力F===8.64×10⁴N；
因車(chē)組做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所受阻力等于其牽引力f=F=8.64×10⁴N；
答：通過(guò)的路程是10km，車(chē)組受到的阻力是8.64×10⁴N．
（2）動(dòng)車(chē)的流線型設(shè)計(jì)好處有：
①車(chē)頭為流線型可減小高速行駛時(shí)的空氣阻力；
②車(chē)頭上部空氣流速大，下部流速小，高速行駛時(shí)可減小車(chē)頭對(duì)軌道的壓力（壓強(qiáng)），從而減小阻力，降低噪聲．
答：車(chē)頭流線型設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：①車(chē)頭為流線型可減小高速行駛時(shí)的空氣阻力；
②車(chē)頭上部空氣流速大，下部流速小，高速行駛時(shí)可減小車(chē)頭對(duì)軌道的壓力（壓強(qiáng)），從而減小阻力，降低噪聲．
點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查了速度公式、二力平衡的條件以及流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系，熟練掌握相應(yīng)公式是解題的關(guān)鍵，解題過(guò)程中還要注意單位的換算．