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质量m为3×106kg的列车,在恒定的额定功率下,沿平直的轨道由静止开始出发,在运动的过程中受到的阻力Ff大小恒定,经过103s后速度达到最大行驶速度vm=20m/s,此时司机发现前方4×103m处的轨道旁山体塌方,便立即紧急刹车,刹车过程附加的制动力F’恒为9×104N.结果列车正好到达轨道毁坏处停下.求:
(1)刹车过程列车所受合力做功;
(2)整个行驶过程中列车所受的阻力Ff的大小;
(3)列车的额定功率;
(4)列车从出发到停下经过的总行程.
分析:根据动能定理研究刹车过程求解合力功.
研究刹车过程,由运动学公式求得刹车的加速度,再有牛顿第二定律求解阻力.
火车的额定功率可以根据P额=fvm求得.
从静止开始到达到最大速度的过程中运用动能定理求得加速的路程.
解答:解:(1)根据动能定理研究刹车过程得:
W合=0-
1
2
mvm2=-6×108J
(2)研究刹车过程,由运动学公式得:
a=
v
2
m
2x2
=0.05m/s2
根据牛顿第二定律得:
Ff+F′=ma
Ff=6×104N
(3)当牵引力等于阻力时,火车速度达到最大值,
  所以可得:P额=Fvm=fvm=1.2×106 w
(4)从静止开始到达到最大速度的过程中运用动能定理得:
Pt-Ffx1=
1
2
mvm2-0
x1=1×104m
所以列车从出发到停下经过的总行程为x1+x2=1.4×104m
答:(1)刹车过程列车所受合力做功是-6×108J;
(2)整个行驶过程中列车所受的阻力Ff的大小为6×104N;
(3)列车的额定功率是1.2×106 w;
(4)列车从出发到停下经过的总行程是1.4×104m.
点评:题为机车启动问题,注意当牵引力等于阻力时速度达到最大值,该题难度适中.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

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(1)列车的额定功率;
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科目:高中物理 来源: 题型:038

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(2)整个行驶过程中列车所受的阻力Ff的大小;
(3)列车的额定功率;
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