Question

【题目】小明携带质量为10 kg的行李箱从太原到运城，选择了尾气零排放的动车组D2503次列车出行。经查询，D2503次列车时刻表如下。若该动车组列车全程匀速行驶在平直的轨道上，牵引力恒为2.8×105 N，供电电路输入动车组列车的电功率恒为2×107 W。请你根据以上信息，解决下列问题：

站次	站名	到达时间	开车时间	运行里程
1	太原南	—	8：25	0
2	运城北	10：10	10：12	360 km
3	西安北	11：22	—	556 km

(1)若小明的行李箱底部与列车行李架的接触面积为0.2 m2，求此行李箱对水平行李架的压强；（g＝10 N/kg）

(2)求该动车组列车从太原南站至运城北站牵引力所做的功；

(3)求该动车组列车从太原南站至运城北站将电能转化为机械能的效率；

(4)若大型客运燃油汽车运行中做的功与该动车组列车从太原南站至运城北站牵引力所做的功相等，客车热机的效率为30%，该客车从太原南到运城北消耗多少kg燃油？（燃油热值为4×107 J/kg）

Answer 1

【答案】(1) 500 Pa；(2) 1.008×1011 J；(3) 80%； (4) 8.4×103 kg

【解析】

(1)F压＝G＝mg＝10 kg×10 N/kg＝100 N

行李箱对水平行李架的压强p＝＝＝500 Pa

(2)由表可知动车组列车从太原南到运城北运行里程

s＝360 km＝3.6×105 m

牵引力做的功

W机＝F牵s＝2.8×105 N×3.6×105 m＝1.008×1011 J

(3)由表可知太原南到运城北的运行时间t＝105 min＝6 300 s

由P＝得，消耗的电能W电＝Pt＝2×107 W×6 300 s＝1.26×1011 J

效率η＝×100%＝×100%＝80%

(4)客车牵引力做功W客＝W机＝1.008×1011 J

燃油释放的热量Q油＝＝＝3.36×1011 J

则消耗的燃油质量为

m油＝＝＝8.4×103 kg