(10分)一列火车总质量m=500 t,机车发动机的额定功率P=6×10 5 W,在轨道上行驶时,轨道对列车的阻力F f

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  • (1)12 m/s (2)1.1 m/s 20.02 m/s 2(3)5×10 5W (4)4 s W=1.2×10 6J

    (1)列车以额定功率工作时,当牵引力等于阻力,即F=F f=kmg时列车的加速度为零,速度达最大v m,则:v m

    =12 m/s.(2分)

    (2)当v<v m时列车加速运动,当v=v 2=10 m/s时,F 2

    =6×10 4N(1分)

    据牛顿第二定律得:a 2

    =0.02 m/s 2.(1分)

    (3)当v=36 km/h=10 m/s时,车匀速运动,发动机的实际功率P=F fv=5×10 5W.(2分)(4)据牛顿第二定律得牵引力F′=F f+ma=3×10 5N,在此过程中,速度增大,发动机功率增大.

    当功率为额定功率时速度大小为v m′,即v m′=

    =2 m/s

    据v m′=at,得:t=

    =4 s.(2分)

    根据动能定理:

    (2分)

    本题考查机车启动的两种形式,列车以额定功率工作时,当牵引力等于阻力,速度达到最大,由P=Fv,F=f可求得最大速度,当当v<v m时列车加速运动,当速度增大到10m/s时,由P=Fv可求得牵引力大小,再由牛顿第二定律可求得此时加速度大小,如果火车匀加速启动,当匀加速的速度达到最大时,功率增大到额定功率,先由牛顿第二定律求得匀加速直线运动过程中的牵引力大小,再由P=Fv求得匀加速运动的最大速度,再由v=at可求得运动时间,根据运动学公式求得位移大小,从而求得阻力做功,再由动能定理可求得牵引力做功