Question

【題目】如圖甲是中國(guó)自主研制的首列永磁動(dòng)力單軌列車，其亮點(diǎn)是列車可以小角度轉(zhuǎn)彎，安裝有高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)和制動(dòng)發(fā)電裝置．
（1）當(dāng)列車轉(zhuǎn)彎時(shí)，水平輪胎發(fā)生形變，起到導(dǎo)向和穩(wěn)定作用．如圖乙是輪胎與接觸面的平面圖，請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出輪胎對(duì)接觸面壓力的示意圖．
（2）當(dāng)高壓細(xì)水霧系統(tǒng)中水槍工作時(shí)，水對(duì)噴孔的壓強(qiáng)p=10MPa，水霧噴出的速度v≥10m/s，若噴孔的總面積S=5×10﹣5m2 ， 則水槍的功率至少為多少瓦？（不計(jì)大氣壓強(qiáng)）
（3）列車制動(dòng)減速的過程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能和內(nèi)能．當(dāng)列車在平直軌道上制動(dòng)減速時(shí)，電能W1與內(nèi)能W2之比為9：16，如圖丙是機(jī)械能的變化量△W與速度變化量△v的關(guān)系圖象．若列車從72km/h開始減速，轉(zhuǎn)化的電能可供總功率為1000W的照明燈正當(dāng)發(fā)光1h，則列車的速度將會(huì)減小到多少千米/時(shí)？

Answer 1

【答案】
（1）

解：壓力的作用點(diǎn)在輪胎接觸面的中點(diǎn)上，過作用點(diǎn)作垂直于地面，并指向水平面的力；如圖所示；

答：輪胎對(duì)接觸面壓力的示意圖見解答．

（2）

解：根據(jù)p= 可得，水對(duì)噴孔的壓力：

F壓=pS=1×107Pa×5×10﹣5m2=500N，

水槍的功率：

P= = =Fv=500N×10m/s=5000W；

答：水槍的功率至少為5000W；

（3）

解：由P= 可得，轉(zhuǎn)化的電能W1=Pt=1kW×1h=1kWh，

由 = ，可得，轉(zhuǎn)化的內(nèi)能W2= kWh，

則減小的機(jī)械能：△W=1kWh+ kWh= kWh= ×3.6×106J=1×107J，

由圖象丙可知，列車減小的速度為10m/s=10×3.6km/h=36km/h，

則列車的速度將會(huì)減小到72km/h﹣36km/h=36km/h．

答：列車的速度將會(huì)減小到36km/h．

【解析】（1）根據(jù)力的示意圖的定義，將輪胎對(duì)接觸面壓力的大小、方向、作用點(diǎn)表示出來即可．（2）利用p= 求出水對(duì)噴孔的壓力，然后利用P= = =Fv計(jì)算水槍的功率；（3）根據(jù)P= 可求得轉(zhuǎn)化的電能，然后利用電能W1與內(nèi)能W2之比為9：16求得轉(zhuǎn)化的內(nèi)能，二者之和即為減小的機(jī)械能，再對(duì)照?qǐng)D象得出減小的速度，最后求得列車的速度將會(huì)減小到多少千米/時(shí)．此題考查力的示意圖的畫法、壓強(qiáng)公式、功率推導(dǎo)公式的應(yīng)用，電能的計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，是一道綜合性較強(qiáng)的題目，關(guān)鍵是求出減小的機(jī)械能，對(duì)照?qǐng)D象得出減小的速度．