Question

8．寧杭甬高鐵預(yù)計(jì)2013年7月初通車．設(shè)計(jì)時(shí)速達(dá)350千米，而這種新型高鐵列車的最高時(shí)速，可以達(dá)到420千米．杭州東站到寧波站距離150千米．
（1）若是最快的一站直達(dá)式列車，加上出站加速和進(jìn)站減速的時(shí)間損耗，兩城市間的最短旅行時(shí)間在40分鐘左右，則高鐵實(shí)際從寧波到杭州東站的平均速度為62.5m/s（保留一位小數(shù)）．

（2）高鐵采用的CRH3/3C：牽引功率8800KW．（g取10N/kg）若高鐵以時(shí)速300千米勻速行駛時(shí)，其所受的阻力是1.056×10⁵N．
（3）火車提速后，必將面臨出軌的安全問題…據(jù)報(bào)導(dǎo)北京時(shí)間4月28日凌晨4點(diǎn)41分，北京開往青島的T195次列車運(yùn)行到膠濟(jì)鐵路周村至王村之間時(shí)脫線，與上行的煙臺(tái)至徐州5034次列車相撞．…”．據(jù)你分析，其中列車乙（填“甲”或“乙”）是超速的T195次列車．
（4）A、B、C為3個(gè)接線柱，電源電壓為6V．當(dāng)電壓表接AB，電流表接AC，測(cè)得電壓表的數(shù)值為2V的電路為③（填序號(hào)）．圖②中用導(dǎo)線同時(shí)把AB、AC連起來，電路消耗的總功率為10.8W．

Answer 1

分析 （1）由平均速度速度公式計(jì)算高鐵實(shí)際從寧波到杭州東站的平均速度；
（2）高鐵勻速行駛，由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=fv計(jì)算阻力大��；
（3）分析甲、乙在運(yùn)行過程中，會(huì)向哪邊脫軌得出結(jié)論．
（4）根據(jù)電壓表和電流表的連接，分別做出等效電路圖，利用串并聯(lián)的特點(diǎn)和歐姆定律分別求出電壓表的示數(shù)即可判斷；
在②中用導(dǎo)線同時(shí)把AB、AC連起來，兩個(gè)電阻并聯(lián)，應(yīng)用并聯(lián)電路特點(diǎn)與電功率公式求出電路消耗的總功率．

解答 解：
（1）已知杭州東站到寧波站距離s=150km，運(yùn)行時(shí)間t=40min=$\frac{2}{3}$h，
高鐵實(shí)際從寧波到杭州東站的平均速度：
v=$\frac{s}{t}$=$\frac{150km}{\frac{2}{3}h}$=225km/h=62.5m/s；
（2）高鐵勻速行駛時(shí)，牽引力與阻力是一對(duì)平衡力，
由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=fv可得阻力：
f=$\frac{P}{v}$=$\frac{8800×1{0}^{3}W}{\frac{300}{3.6}m/s}$=1.056×10⁵N；
（3）由圖2可知，列車甲若速度太快，在拐彎處會(huì)脫軌到外側(cè)，不會(huì)與另一車相撞；
列車乙若速度太快，在拐彎處向外側(cè)脫軌，會(huì)與列車甲相撞，故列車乙是超速的T195次列車；
（4）當(dāng)電壓表接在A、B兩點(diǎn)間，電流表接A、C兩點(diǎn)間，則等效電路圖分別為：

由圖①可知：電壓表通過電阻R₁與電源兩極相連，則電壓表測(cè)量電源電壓，示數(shù)為6V；
由圖②可知：電壓表通過電流表直接與電源兩極相連，則電壓表測(cè)量電源電壓，示數(shù)為6V；
由圖③可知：電阻R₁與R₂串聯(lián)在電源兩端，電壓表測(cè)量R₁兩端的電壓，由串聯(lián)電路的總電阻等于各電阻之和得：R=R₁+R₂=5Ω+10Ω=15Ω，
則I=$\frac{U}{R}$=$\frac{6V}{15Ω}$=0.4A，
所以：U₁=IR₁=0.4A×5V=2V；
由圖④可知：電壓表和R₁與電流表并聯(lián)，由于電流表相當(dāng)于導(dǎo)線，則被電流表短路，所以電壓表示數(shù)為0；
由上分析可知電壓表的數(shù)值為2V的電路是③圖；
在②用導(dǎo)線同時(shí)把AB、AC連起來，等效電路圖如下：

由圖可知：電阻R₁、R₂并聯(lián)，
電路消耗的總功率：
P=P₁+P₂=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$+$\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{（{6V）}^{2}}{5Ω}$+$\frac{（6V）^{2}}{10Ω}$=10.8W．
故答案為：（1）62.5；（2）1.056×10⁵；（3）乙；（4）③；10.8．

點(diǎn)評(píng) 本題，主要考查了平均速度、功率公式的應(yīng)用，電路連接的分析，串并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)電表的連接做出等效電路圖，知道電壓表相當(dāng)于開路，電流表相當(dāng)于導(dǎo)線的特點(diǎn)，考查面廣，難度適中．