Question

【題目】2016年9月30日，國內首條新能源懸掛式空中軌道交通試驗線在成都亮相，如圖所示，該試驗線全長為1.25km，列車設計時速為60km/h，該系統創造性地將鋰電池包代替高壓電用于提供列車的牽引動力，在世界上屬于首創．
（1）該列車以設計時速行駛完試驗線全程，需要多少分鐘？
（2）若列車總質量為6t，列車所受摩擦力與列車對軌道壓力的比值μ=0.08．則列車在水平軌道上勻速運動時的牽引力為多大？
（3）若列車正常行駛時，每千米耗電量為2.5kWh，與每千米消耗汽油0.4kg的公交汽車相比，哪一個更節能？（汽油的熱值q=4.6×107J/kg）

Answer 1

【答案】
（1）解：根據公式v= 可知；

需要的時間：t= = = =1.25min；

（2）解：列車的重力：G=mg=6×103kg×10N/kg=6×104N；

因列車勻速行駛處于平衡狀態，受到的牽引力和阻力是一對平衡力，

所以，列車勻速運動時牽引力大小：F=f=μG=0.08×6×104N=4.8×103N；

（3）解：完全燃燒0.4kg汽油放出的熱量：Q=mq=0.4kg×4.6×107J/kg=1.84×107J；

列車消耗的電能W=2.5kWh=2.5×3.6×106J=9×106J；

因為Q＞W，所以列車節能．

【解析】（1）已知路程和速度，利用v= 計算試驗時間；（2）知道列車的質量，根據G=mg求出列車所受重力的大小；列車勻速行駛處于平衡狀態，受到的牽引力和阻力是一對平衡力，根據F=f=0.08G求出其大小；（3）根據Q=mq求出0.4kg汽油完全燃燒放出的熱量；然后與2.5kWh電能進行比較．
【考點精析】解答此題的關鍵在于理解二力平衡條件的應用的相關知識，掌握二力平衡的條件是：作用在同一物體上的兩個力大小相等，方向相反，且作用在同一直線上，即合力為零．（一物、二力、等大、反向、同直線）．