Question

【題目】一列由內(nèi)燃機(jī)車牽引的運(yùn)煤列車，一節(jié)車廂的質(zhì)量是23t，每節(jié)車廂最大載貨量是60t，每節(jié)車廂與鐵軌總接觸面積是0.01m2．整列列車在內(nèi)燃機(jī)車牽引下，以20m/s的速度在平直的鐵軌上勻速行駛，受到的阻力為5×104N．求；

（1）一節(jié)滿載的車廂靜止時(shí)，對(duì)水平鐵軌的壓強(qiáng)為多少pa？（g取10N/kg）

（2）內(nèi)燃機(jī)車前進(jìn)時(shí)牽引力的功率為多少千瓦？

（3）若煤炭完全燃燒放出的熱量有30%轉(zhuǎn)化為電能，一節(jié)車廂的燃煤（滿載）可發(fā)電多少J？（燃煤的熱值q=2.9×107J/kg）

Answer 1

【答案】（1）8.3×107pa；（2）1×103kW；（3）5.22×1011J

【解析】

（1）滿載的車廂的總重：

G總=G車+G貨=（m車+m貨）g=（23×103kg+60×103kg）×10N/kg=8.3×105N，

對(duì)水平鐵軌的壓力：F=G總=8.3×105N，

對(duì)水平鐵軌的壓強(qiáng)：p===8.3×107pa；

（2）因?yàn)闄C(jī)車勻速行駛，所以F牽=f=5×104N，

內(nèi)燃機(jī)車前進(jìn)時(shí)牽引力的功率：P===F牽v=5×104N×20m/s=1×106W=1×103kW；

（3）由題意可知，一節(jié)車廂的燃煤完全燃燒放出的熱量：

Q放=m燃煤q=60×103kg×2.9×107J/kg=1.74×1012J；

由η=可得，一節(jié)車廂的燃煤（滿載）可產(chǎn)生的電能：

W電=ηQ放=30%×1.74×1012J=5.22×1011J。