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如图甲是中国自主研制的首列永磁动力单轨列车,其亮点是列车可以小角度转弯,安装有高压细水雾灭火系统和制动发电装置.(1)当列车转弯时,水平轮胎发生形变,起到导向和稳定作用
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如图甲是中国自主研制的首列永磁动力单轨列车,其亮点是列车可以小角度转弯,安装有高压细水雾灭火系统和制动发电装置.
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(1)当列车转弯时,水平轮胎发生形变,起到导向和稳定作用.如图乙是轮胎与接触面的平面图,请在图乙中画出轮胎对接触面压力的示意图.
(2)当高压细水雾系统中水枪工作时,水对喷孔的压强p=10MPa,水雾喷出的速度v≥10m/s,若喷孔的总面积S=5×10-5m2,则水枪的功率至少为多少瓦?(不计大气压强)
(3)列车制动减速的过程中,机械能转化为电能和内能.当列车在平直轨道上制动减速时,电能W1与内能W2之比为9:16,如图丙是机械能的变化量△W与速度变化量△v的关系图象.若列车从72km/h开始减速,转化的电能可供总功率为1000W的照明灯正当发光1h,则列车的速度将会减小到多少千米/时?
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(1)当列车转弯时,水平轮胎发生形变,起到导向和稳定作用.如图乙是轮胎与接触面的平面图,请在图乙中画出轮胎对接触面压力的示意图.
(2)当高压细水雾系统中水枪工作时,水对喷孔的压强p=10MPa,水雾喷出的速度v≥10m/s,若喷孔的总面积S=5×10-5m2,则水枪的功率至少为多少瓦?(不计大气压强)
(3)列车制动减速的过程中,机械能转化为电能和内能.当列车在平直轨道上制动减速时,电能W1与内能W2之比为9:16,如图丙是机械能的变化量△W与速度变化量△v的关系图象.若列车从72km/h开始减速,转化的电能可供总功率为1000W的照明灯正当发光1h,则列车的速度将会减小到多少千米/时?
▼优质解答
答案和解析
(1)压力的作用点在轮胎接触面的中点上,过作用点作垂直于地面,并指向水平面的力;如图所示;
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(2)根据p=
可得,水对喷孔的压力:
F压=pS=1×107Pa×5×10-5m2=500N,
水枪的功率:
P=
=
=Fv=500N×10m/s=5000W;
(3)由P=
可得,转化的电能W1=Pt=1kW×1h=1kW•h,
由
=
,可得,转化的内能W2=
kW•h,
则减小的机械能:△W=1kW•h+
kW•h=
kW•h=
×3.6×106J=1×107J,
由图象丙可知,列车减小的速度为10m/s=10×3.6km/h=36km/h,
则列车的速度将会减小到72km/h-36km/h=36km/h.
答:(1)轮胎对接触面压力的示意图见解答.
(2)水枪的功率至少为5000W;
(3)列车的速度将会减小到36km/h.
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(2)根据p=
F |
S |
F压=pS=1×107Pa×5×10-5m2=500N,
水枪的功率:
P=
W |
t |
Fs |
t |
(3)由P=
W |
t |
由
W1 |
W2 |
9 |
16 |
16 |
9 |
则减小的机械能:△W=1kW•h+
16 |
9 |
25 |
9 |
25 |
9 |
由图象丙可知,列车减小的速度为10m/s=10×3.6km/h=36km/h,
则列车的速度将会减小到72km/h-36km/h=36km/h.
答:(1)轮胎对接触面压力的示意图见解答.
(2)水枪的功率至少为5000W;
(3)列车的速度将会减小到36km/h.
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