Question

1．新型高速列車“和諧”號(hào)動(dòng)車組已經(jīng)廣泛馳騁在主要鐵路線上．如圖所示的CRH2型動(dòng)車組由5節(jié)車廂組成，車組總功率為6000千瓦，最大牽引功率為4800千瓦，最大行駛速度為200千米/時(shí)．
（1）該車組用最大牽引功率以最大速度在平直軌道上勻速行駛時(shí)，車組所受阻力為多大？
（2）提高機(jī)車的額定功率是鐵路進(jìn)一步提速要解決的一個(gè)重要課題．若列車所受阻力與速度成正比，那么，列車提速前后分別以最高時(shí)速240千米/時(shí)和360千米/時(shí)在平直軌道上勻速行駛時(shí)，機(jī)車的輸出功率之比為C．
A．2﹕3    B．3﹕2     C．4﹕9    D．9﹕4
（3）仔細(xì)觀察車頭的外形，這樣設(shè)計(jì)能減小動(dòng)車在高速行駛時(shí)軌道對(duì)車身的阻力，其科學(xué)依據(jù)是
車頭流線型設(shè)計(jì)，使得車頭上部空氣流速大，下部流速小，高速行駛時(shí)可減小車頭對(duì)軌道的壓力（壓強(qiáng)），從而減小阻力．

Answer 1

分析 （1）利用公式P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出牽引力大小，然后由平衡條件求出動(dòng)車組受到的阻力；
（2）當(dāng)物體做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，用功率公式P=Fv來(lái)分析；
（3）車頭為流線型，可以減小阻力，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）根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可知牽引車組的最大牽引力：
F=$\frac{P}{v}$=$\frac{4800×1{0}^{3}W}{200×\frac{1}{3.6}m/s}$=8.64×10⁴N；
因車組做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所受阻力等于其牽引力f=F=8.64×10⁴N；
（2）由題意知：列車所受阻力與速度成正比，
因?yàn)関₁：v₂=240km/h：360km/h=2：3，
所以f₁：f₂=2；3，
由于列車勻速行駛，則列車的牽引力F等于汽車所受的阻力f，所以F₁：F₂=2：3，
根據(jù)P=Fv可知，
機(jī)車的輸出功率之比：$\frac{{P}_{1}}{{P}_{2}}$=$\frac{{F}_{1}{v}_{1}}{{F}_{2}{v}_{2}}$=$\frac{2×2}{3×3}$=$\frac{4}{9}$；
故選C．
（3）動(dòng)車的流線型設(shè)計(jì)好處是：車頭上部空氣流速大，下部流速小，高速行駛時(shí)可減小車頭對(duì)軌道的壓力（壓強(qiáng)），從而減小阻力．
故答案為：（1）車組受到的阻力是8.64×10⁴N；（2）C；（3）車頭流線型設(shè)計(jì)，使得車頭上部空氣流速大，下部流速小，高速行駛時(shí)可減小車頭對(duì)軌道的壓力（壓強(qiáng)），從而減小阻力．

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．