Question

我国新型高速列车“和谐”号动车组已驰骋在主要铁路线上．如图所示的CRH2型动车组由5节车厢组成，车组总功率为6000kW，最大牵引功率为4800kW，最大行驶速度为200km/h．
（1）当该车组用最大牵引功率以最大速度在平直轨道上匀速行驶3min，通过的路程是多少？在这个过程中车组受到的阻力是多少？
（2）仔细观察车头的外形，请你谈谈这样设计的好处．

Answer 1

解：（1）列车的行驶时间t=3min=h，车组3min内所通过的路程s=vt=200km/h×h=10km；
牵引力3min内做的功W=Pt=4800×1000W×3×60s=8.64×10⁸J；
车组的最大牵引力F===8.64×10⁴N；
因车组做匀速直线运动，所受阻力等于其牵引力f=F=8.64×10⁴N；
答：通过的路程是10km，车组受到的阻力是8.64×10⁴N．
（2）动车的流线型设计好处有：
①车头为流线型可减小高速行驶时的空气阻力；
②车头上部空气流速大，下部流速小，高速行驶时可减小车头对轨道的压力（压强），从而减小阻力，降低噪声．
答：车头流线型设计的优点：①车头为流线型可减小高速行驶时的空气阻力；
②车头上部空气流速大，下部流速小，高速行驶时可减小车头对轨道的压力（压强），从而减小阻力，降低噪声．
分析：（1）已知速度及运动时间，由s=vt可求出动车组的路程；利用公式W=Pt求解牵引力做的功，然后求出牵引力大小，然后由平衡条件求出动车组受到的阻力；
（2）车头为流线型，可以减小阻力，我们还可以从流体压强与流速的关系来分析这样设计的好处．
点评：本题综合考查了速度公式、二力平衡的条件以及流体压强与流速的关系，熟练掌握相应公式是解题的关键，解题过程中还要注意单位的换算．