Question

【題目】一列由內燃機車牽引的運煤列車，一節車廂的質量是23t，每節車廂最大載貨量是60t，每節車廂與鐵軌總接觸面積是0.01m2．整列列車在內燃機車牽引下，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）一節滿載的車廂靜止時，對水平鐵軌的壓強為多少pa？（g取10N/kg）

（2）內燃機車前進時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%轉化為電能，一節車廂的燃煤（滿載）可發電多少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，

對水平鐵軌的壓力：F=G總=8.3×105N，

對水平鐵軌的壓強：p===8.3×107pa；

（2）因為機車勻速行駛，所以F牽=f=5×104N，

內燃機車前進時牽引力的功率：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，一節車廂的燃煤（滿載）可產生的電能：

W電=ηQ放=30%×1.74×1012J=5.22×1011J。