题文

铁路提速要解决许多具体技术问题．研制出更大功率的机车是重要课题之一．已知列车匀速行驶时所受阻力与速度平方成正比，即f=kv2．那么，当列车分别以180 km/h和60 km/h的速度在水平轨道上匀速行驶时，机车牵引功率之比是（　　） A．3：1 B．9：1 C．27：1 D．81：1

题型：问答题  难度：中档

答案

已知列车匀速行驶时所受阻力与速度平方成正比，即f=kv2， 当列车在水平轨道上匀速行驶时，牵引力等于阻力，即F=f=kv2， 所以由功率公式P=Fv=kv3，所以当列车分别以180km/h和60km/h的速度在水平轨道上匀速行驶时， P1 P2 = k 1803 k603 =27 故选C．

据专家权威分析，试题“铁路提速要解决许多具体技术问题．研制出更大功率的机车是重要课题..”主要考查你对  功率的计算，二力平衡的定义及条件  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

功率的计算二力平衡的定义及条件

考点名称：功率的计算

• 功率的计算公式：
  （1）P=W/t，其中P代表功率，单位为W，W代表功，单位为J；t代表时间，单位为s。
  （2）因为P=W/t，W=Fs，v=s/t，所以P=W/t=Fs/t=Fv，P=Fv是功率的又一表达式。

• 公式法计算功率：
       运用时一定要注意三个量的对应关系。“W”一定是对应“t”完成的，不能张冠李戴。单位要统一，P、W、t的单位分别为瓦、焦、秒。
  例1 如图所示，铁明同学向上跳台阶进行晨练，铁明重500N，在10s内匀速连跳12个台阶，每个台阶的高度为0．2m。在这个过程中，已知铁明克服摩擦做功为2800J，求出此过程中：
  
  (1)铁明竖直向上跳的平均速率多大?
  (2)铁明克服重力做功是多少?
  (3)铁明做功的总功率多大?
  解析：竖直向上跳的平均速度可以通过向上跳的总高度与所用时间利用速度公式求出，克服重力做功等于重力与高度的乘积，即，总功率可以通过所做的总功和时间利用功率公式求得。
  （1）0.24m/s
  （2）
  （3）
  
  例2在打捞海底沉船时，常用水下机器人潜入水下打捞船上物品，已知ρ_海水=1．03×10³kg／m³。
  (1)机器人在水下70m处受到海水产生的压强是多大?
  (2)某时刻机器人在水下用竖直向上的力举着体积为0.02m³，密度为2.7×10³kg/m³的物体静止不动，求该力的大小。
  (3)若机器人在水下运动时，所受海水阻力与速度的关系如图所示，求机器人在水下以0．5m／s的水平速度匀速运动时，机器人水平推进力的功率。
  
  解析：（1）由液体压强公式得，，
  （2）物体在水下受平衡力的作用，则
  则
  （3）由题图可知，海水阻力与机器人的运动速度成正比，当机器人运动速度为0．5m/s时，f=175N 机器人匀速前进时，机器人水平推进力F=f
  P=Fv=175N×0．5m/s=87．5W
  答案：（1）7.21×10⁵Pa（2）334N（3）87.5W

考点名称：二力平衡的定义及条件

• 定义:
  物体在两个力作用下保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这两个力平衡.

• 二力平衡的条件：
  同物：两个力作用在同一物体上
  等值：两个力大小相等
  反向：两个力方向相反
  共线：两个力在同一直线上
  
  说明：
  ①二力平衡时要求四个条件同时具备，缺一不可。