问题 问答题

动车组是城际间实现小编组、大密度的高效运输工具,以其编组灵活、方便、快捷、安全,可靠、舒适的特点而备受世界各国铁路运输和城市轨道交通运输的青睐.动车组就是几节自带动力的车厢加几节不带动力的车厢编成一组,就是动车组.假设有一动车组由六节车厢连接而成,每节车厢的总质量均为8×104kg其中第一节第二节带动力他们的额定功率分别是2×107W和1×107W车在行驶过程中阻力恒为重力的0.1倍.求

(1)该动车组的最大行驶速度

(2)若列车以1m/s2的匀加速运动,t=10s时刻,第一和第二节车厢之间的连接杆中可能的最大作用力

(3)在以1m/s2的匀加速阶段中,t=10s时刻假如第一二两节车厢的拉力最小为多大?此时第二节车厢的实际功率是多少?

答案

(1)设最大速度为v,当速度最大时,动车组的牵引力等于阻力.有:

P1
v
+
P2
v
=f,

f=k•6mg

联立两式解得v=62.5m/s.

(2)动车组以1m/s2的匀加速运动的牵引力为F,有F-k•6mg=6ma,

解得F=9.6×105N

10s时刻列车的速度v1=at=10m/s.

第一节车厢的最大牵引力F=

P1
v1
=
2×107
10
N=2×106N>9.6×105N

所以第二节车厢无需工作,此时第一和第二节车厢之间的连接杆中作用力最大.

对第一节车厢运用牛顿第二定律,F-f1-F′=ma 

f1=kmg

联立两式有:9.6×105-0.1×8×104×10-F′=8×104

解得F′=8×105 N.

(3)当第一二两节车厢的拉力为零时,对第一节车厢运用牛顿第二定律有:F1-kmg=ma

解得F1=kmg+ma=1.6×105N

对整体分析,有F-k•6mg=6ma,解得F=9.6×105N

所以第二节车厢的牵引力F2=F-F1=8×105N

第二节车厢的最大牵引力F′=

P2
v1
=
1×107
10
N=1×106N>F2

所以第一二两节车厢的最小拉力为零,此时的实际功率P2′=F2v1=8×105×10W=8×106W

答:(1)该动车组的最大行驶速度为63.5m/s.

(2)第一和第二节车厢之间的连接杆中可能的最大作用力为8×105 N.

(3)第一二两节车厢的拉力最小为零,此时第二节车厢的实际功率是8×106W.

单项选择题
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