Question

【题目】小明携带质量为10kg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次列车时刻表如表．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2.8×105N，供电电路输入动车组列车的电功率恒为2×107W．

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	360km
3	西安北	11：22	﹣	556km

请你根据以上信息，解决下列问题：
问题一：若小明的行李箱底部与列车行李架的接触面积为0.2m2 ， 求此行李箱对水平行李架的压强．（g取10N/kg）
问题二：求该动车组列车从太原南站到运城北站牵引力所做的功．
问题三：求该动车组列车从太原南站到运城北站将电能转化为机械能的效率．
问题四：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，求该燃油汽车排放气态污染物的质量．（大型客运燃油汽车每做1焦耳的功排放气态污染物5×10﹣6）g．

Answer 1

【答案】解：行李箱对行李架的压力：F=G=mg=10kg×10N/kg=100N，行李箱对水平行李架的压强：p= = =500Pa；
由表可知动车组行驶路程s=360km=3.6×105m，
动车组列车从太原南站到运城北站牵引力所做的功：W=Fs=2.8×105N×3.6×105m=1.008×1011J；
由表可知，动车组运行时间t=10：10﹣8：25=1h45min=105min=105×60s=6300s，
由P= 得：
动车组消耗的电能：W电=Pt=2×107W×6300s=1.26×1011J，
该动车组列车从太原南站到运城北站将电能转化为机械能的效率：η= ×100%= ×100%=80%；
该燃油汽车排放气态污染物的质量：
m排=1.008×1011J×5×10﹣6g/J=5.04×105g=504kg．
【解析】行李箱对行李架的压力等于其重力，根据F=G=mg求出，再根据p= 求出行李箱对水平行李架的压强；根据W=Fs求出动车组列车从太原南站到运城北站牵引力所做的功；根据W=Pt求出动车组消耗的电能，再根据η= 求出动车组列车从太原南站到运城北站将电能转化为机械能的效率；大型客运燃油汽车每做1焦耳的功排放气态污染物5×10﹣6g，根据题意求出该燃油汽车排放气态污染物的质量．
【考点精析】利用压强的大小及其计算对题目进行判断即可得到答案，需要熟知压强的计算公式及单位：公式：p =F/s ,p表示压强，F表示压力，S表示受力面积压力的单位是 N，面积的单位是 m2, 压强的单位是 N/m2,叫做帕斯卡，记作Pa ．1Pa=1N/m2．(帕斯卡单位很小，一粒平放的西瓜子对水平面的压强大约为20Pa）．