人類總想追求更快的速度,繼上海磁懸浮列車正式運(yùn)營,又有人提出了新設(shè)想“高速飛行列車”,并引起了熱議。如圖1所示,“高速飛行列車”擬通過搭建真空管道,讓列車在管道中運(yùn)行,利用低真空環(huán)境和超聲速外形減小空氣阻力,通過磁懸浮減小摩擦阻力,最大時(shí)速可達(dá)4千公里。我們可以用高中物理知識(shí)對相關(guān)問題做一些討論,為計(jì)算方便,取“高速飛行列車”(以下簡稱“飛行列車”)的最大速度為v1m=1000m/s;取上海磁懸浮列車的最大速度為v2m=100m/s;參考上海磁懸浮列車的加速度,設(shè)“飛行列車”的最大加速度為a=0.8m/s2。
(1)若“飛行列車”在北京和昆明(距離取為L=2000km)之間運(yùn)行,假設(shè)列車加速及減速運(yùn)動(dòng)時(shí),保持加速度大小為最大值,且功率足夠大,求從北京直接到達(dá)昆明的最短運(yùn)行時(shí)間t。
(2)列車高速運(yùn)行時(shí)阻力主要來自于空氣,因此我們采用以下簡化模型進(jìn)行估算:設(shè)列車所受阻力正比于空氣密度、列車迎風(fēng)面積及列車相對空氣運(yùn)動(dòng)速率的平方;“飛行列車”與上海磁懸浮列車都采用電磁驅(qū)動(dòng),可認(rèn)為二者達(dá)到最大速度時(shí)功率相同,且外形相同。在上述簡化條件下,求在“飛行列車”的真空軌道中空氣的密度ρ1與磁懸浮列車運(yùn)行環(huán)境中空氣密度ρ2的比值。
(3)若設(shè)計(jì)一條線路讓“飛行列車”沿赤道穿過非洲大陸,如圖2所示,甲站在非洲大陸的東海岸,乙站在非洲大陸的西海岸,分別將列車??吭谡九_(tái)、從甲站駛向乙站(以最大速度)、從乙站駛向甲站(以最大速度)三種情況中,車內(nèi)乘客對座椅壓力的大小記為F1、F2、F3,請通過必要的計(jì)算將F1、F2、F3按大小排序。(已知地球赤道長度約為4×104km,一天的時(shí)間取86000s)
【考點(diǎn)】功率的定義、物理意義和計(jì)算式的推導(dǎo);牛頓第二定律與向心力結(jié)合解決問題.
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:110引用:2難度:0.3
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1.2012年11月26日,殲-15成功起降遼寧艦,遼寧艦艦載機(jī)采用滑躍起飛,滑躍起飛有點(diǎn)像高山滑雪,主要借助甲板前端的上翹來幫助戰(zhàn)斗機(jī)起飛,其示意圖如圖所示。設(shè)某航空母艦上的起飛跑道由長度為l1=1.6×102m的水平跑道和長度為l2=20m的傾斜跑道兩部分組成,水平跑道與傾斜跑道末端的高度差h=4.0m。一架質(zhì)量為m=2.0×104kg的飛機(jī),其噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力大小恒為F=1.2×105N,方向與速度方向相同,在運(yùn)動(dòng)過程中飛機(jī)受到跑道與空氣的平均阻力大小為飛機(jī)重力的0.1倍。假設(shè)航母處于靜止?fàn)顟B(tài),飛機(jī)質(zhì)量視為不變并可看成質(zhì)點(diǎn),傾斜跑道看作斜面,取g=10m/s2.(不計(jì)拐角處的影響)求:
(1)飛機(jī)在水平跑道從靜止開始加速所用的時(shí)間;
(2)飛機(jī)到達(dá)傾斜跑道末端時(shí)推力的功率。發(fā)布:2025/1/10 8:0:1組卷:12引用:1難度:0.5 -
2.把動(dòng)力裝置分散安裝在每節(jié)車廂上,使其既具有牽引動(dòng)力,又可以載客,這樣的客車車輛叫做動(dòng)車。把幾節(jié)自帶動(dòng)力的車輛(動(dòng)車)加幾節(jié)不帶動(dòng)力的車輛(也叫拖車)編成一組,就是動(dòng)車組,如圖所示。假設(shè)動(dòng)車組運(yùn)行過程中受到的阻力與其所受重力成正比,每節(jié)動(dòng)車與拖車的質(zhì)量都相等,每節(jié)動(dòng)車的額定功率都相等。若1節(jié)動(dòng)車加3節(jié)拖車編成的動(dòng)車組的最大速度為160km/h;現(xiàn)在我國往返北京和上海的動(dòng)車組的最大速度為480km/h,則此動(dòng)車組可能( ?。?/h2>
A.由6節(jié)動(dòng)車加2節(jié)拖車編成的 B.由6節(jié)動(dòng)車加4節(jié)拖車編成的 C.由9節(jié)動(dòng)車加6節(jié)拖車編成的 D.由9節(jié)動(dòng)車加3節(jié)拖車編成的 發(fā)布:2025/1/10 8:0:1組卷:62引用:1難度:0.4 -
3.把動(dòng)力裝置分散安裝在每節(jié)車廂上,使其既具有牽引動(dòng)力,又可以載客,這樣的客車車輛叫做動(dòng)車.把幾節(jié)自帶動(dòng)力的車輛(動(dòng)車)加幾節(jié)不帶動(dòng)力的車輛(也叫拖車)編成一組,就是動(dòng)車組.假設(shè)動(dòng)車組運(yùn)行過程中受到的阻力與其所受重力成正比,每節(jié)動(dòng)車與拖車的質(zhì)量都相等,每節(jié)動(dòng)車的額定功率都相等.若1節(jié)動(dòng)車加3節(jié)拖車編成的動(dòng)車組的最大速度為160km/h;現(xiàn)在我國往返北京和上海的動(dòng)車組的最大速度為480km/h,則此動(dòng)車組可能( )
A.由3節(jié)動(dòng)車加3節(jié)拖車編成的 B.由3節(jié)動(dòng)車加9節(jié)拖車編成的 C.由6節(jié)動(dòng)車加2節(jié)拖車編成的 D.由3節(jié)動(dòng)車加4節(jié)拖車編成的 發(fā)布:2025/1/10 8:0:1組卷:45引用:1難度:0.7
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