题目

2015年9月1日沈丹高铁建成通车．丹东和沈阳一小时经济圈成为现实．五一放假期间，铭铭与家人乘坐高铁从丹东到沈阳游玩．如图是他们乘坐的“和谐号”高铁列车，下表是它的部分参数． 满载时总质量1000t车轮与铁轨接触总面积0.8m2最高时速360km/h （1） 满载的列车停在水平轨道上时，对轨道的压强是多少？ （2） 丹东至沈阳站的高铁全长约240km．若列车以最高时速在水平轨道上匀速行驶，所受阻力是其满载时重力的0.01倍，此过程中牵引力的功率是多少？ （3） “和谐号”运行1km耗电1.075×108J，若这些电能全部由燃烧柴油来获得，列车行驶1km需要消耗多少kg柴油？（q柴油=4.3×107J/kg） 答案： 解：满载的列车停在水平轨道上时，对轨道的压力： F=G=mg=1000×103kg×10N/kg=107N，对轨道的压强：p= FS = 107N0.8m2 =1.25×107Pa；答：满载的列车停在水平轨道上时，对轨道的压强是1.25×107Pa； 解：列车以最高时速在水平轨道上匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力， 所以，列车的牵引力：F′=f=0.01G=0.01×107N=105N，列车匀速行驶的速度：v=360km/h=100m/s，此过程中牵引力的功率：P=F′v=105N×100m/s=107W；答：此过程中牵引力的功率是107W； 解：根据题意可知，完全燃烧柴油获得的热量： Q放=W=1.075×108J，由Q放=mq可得，列车行驶1km需要消耗柴油的质量：m′= Q放q = 1.075×108J4.3×107J/kg =2.5kg．答：这些电能全部由燃烧柴油来获得，列车行驶1km需要消耗2.5kg柴油．

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