Question

【題目】小明攜帶質(zhì)量為10 kg的行李箱從太原到運(yùn)城，選擇了尾氣零排放的動(dòng)車組D2503次列車出行。經(jīng)查詢，D2503次列車時(shí)刻表如下。若該動(dòng)車組列車全程勻速行駛在平直的軌道上，牽引力恒為2.8×105 N，供電電路輸入動(dòng)車組列車的電功率恒為2×107 W。請你根據(jù)以上信息，解決下列問題：

站次	站名	到達(dá)時(shí)間	開車時(shí)間	運(yùn)行里程
1	太原南	—	8：25	0
2	運(yùn)城北	10：10	10：12	360 km
3	西安北	11：22	—	556 km

(1)若小明的行李箱底部與列車行李架的接觸面積為0.2 m2，求此行李箱對水平行李架的壓強(qiáng)；（g＝10 N/kg）

(2)求該動(dòng)車組列車從太原南站至運(yùn)城北站牽引力所做的功；

(3)求該動(dòng)車組列車從太原南站至運(yùn)城北站將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率；

(4)若大型客運(yùn)燃油汽車運(yùn)行中做的功與該動(dòng)車組列車從太原南站至運(yùn)城北站牽引力所做的功相等，客車熱機(jī)的效率為30%，該客車從太原南到運(yùn)城北消耗多少kg燃油？（燃油熱值為4×107 J/kg）

Answer 1

【答案】(1) 500 Pa；(2) 1.008×1011 J；(3) 80%； (4) 8.4×103 kg

【解析】

(1)F壓＝G＝mg＝10 kg×10 N/kg＝100 N

行李箱對水平行李架的壓強(qiáng)p＝＝＝500 Pa

(2)由表可知?jiǎng)榆嚱M列車從太原南到運(yùn)城北運(yùn)行里程

s＝360 km＝3.6×105 m

牽引力做的功

W機(jī)＝F牽s＝2.8×105 N×3.6×105 m＝1.008×1011 J

(3)由表可知太原南到運(yùn)城北的運(yùn)行時(shí)間t＝105 min＝6 300 s

由P＝得，消耗的電能W電＝Pt＝2×107 W×6 300 s＝1.26×1011 J

效率η＝×100%＝×100%＝80%

(4)客車牽引力做功W客＝W機(jī)＝1.008×1011 J

燃油釋放的熱量Q油＝＝＝3.36×1011 J

則消耗的燃油質(zhì)量為

m油＝＝＝8.4×103 kg