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、舒适等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8节车厢连接而成,每节车厢的总质量均为7.5×104 kg.其中第一节、第二节带动力,他们的额定功率均为3.6×107W和2.4×107W,车在行驶过程中阻力恒为重力的0.1倍(g=10m/s2

(1)求该动车组只开动第一节的动力的情况下能达到的最大速度;

(2)若列车从A地沿直线开往B地,先以恒定的功率6×107W(同时开动第一、第二节的动力)从静止开始启动,达到最大速度后匀速行驶,最后除去动力,列车在阻力作用下匀减速至B地恰好速度为0.已知AB间距为5.0×104m,求列车从A地到B地的总时间.

答案

(1)只开动第一节动力的前提下,当第一节以额定功率运行且列车的牵引力等于阻力时达到最大速度:

      p1m=fvm

其中阻力f=0.1×8mg═6.0×105N,p1m=3.6×107W,

vm=

p1m
f
=60m/s.                                 

(2)列车以最大功率启动当牵引力等于阻力时达到最大速度vm=

p1m+p2m
f

代入数据得:vm=100m/s

列车的总重量M=8mg=6.0×105kg

设列车从C点开始做匀减速运动,令A到C的时间为t1,AC间距为x1,B到C的时间为t2,BC间距为x2,在BC间匀减速运动的加速度为a.

从B到C由牛顿第二定律和运动学公式得:a=

f
M
=
0.1Mg
M
=1m/s2

t2=

vm
a
=100s

x2=

vm
2
t2,代入数据得:x2=5.0×103m     x1=xAB-x2=4.5×104m

从A到C的用动能定理得:(p1m+p2m)t1-f•x1=

1
2
M
v2m

代入数据得:t1=500s                   

所以,t=t1+t2=600s

答:(1)该动车组只开动第一节的动力的情况下能达到的最大速度为60m/s.

(2)列车从A地到B地的总时间为600s.

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