高考热点—武广高铁
高考热点——武广高铁
2009年12月9日，中国高速铁路掀开了新的一页，武广铁路客运专线试运行成功，列车早上7时54分从广州南站出发，在3小时内顺利到达了武汉，设计时速为350 km/h，据世界首位。在运行中“和谐号”还跑出了时速394.2千米的好成绩～成功创造了两车重联情况下高速铁路的世界最高运营速度～2009 年12月26日，武广铁路客运专线正式运营，武汉到广州运行时间缩短至2小时46分，广州至武汉，耗时2小时44分;长沙至武汉，耗时1小时33分。
武广客运专线始于武汉市新武汉站，经过咸宁、赤壁、岳阳、长沙、株洲、衡阳、郴州、韶关、花都，最终到达广州的新广州站，全长约1068.6公里。设计时速为350 km/h，试车最高时速达394.2 km/h，投资总额1166亿元。目前，武广客运专线已入选中国世界纪录协会中里程最长、技术
标准
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最高、投资最大、票价最高的铁路客运专线，创造了多项中国之最、世界之最。
武广高铁与现行汉口开往北京、上海的动车组均属于CRH2型，外观是一样的，但级别有所不同。现有的动车组一头一尾都有车头，系驾驶舱，可前后开行，全车共8节，其中有四节车厢带有动力。武广高铁的动车组有所不同，增设了两节动力车厢，也就是说，8节车厢中，有6节自带动力，只有两个车头没有动力。牵引功率达8800千瓦，具有更好的启动加速和持续高速运行的能力。
综上可见，武广高铁极有可能成为2010年高考的热点问
题
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之一。我认为对于武广高铁可能从以下角度来进行考察:
一、列车的起动问题
列车的起动原理就是:P=Fv，其中P为列车的牵引功率，F为牵引力，v为列车的瞬时速度。列车有两种起动方式:
1、以恒定功率启动:
P一定，速度v变大，由P=Fv得:F减小，由牛顿第二定律F—f=ma得加速度a变小，当a=0时，v不变，列车匀速运动，这时牵引力F=f，阻
而v=P/f，其v-t如图1所示。 额m
2、以恒定的加速度起动:
a一定时，F也一定，P随v增大而增大，当P达到额定功率P后，F、额
a不能维持不变，开始减小(即重复以恒定功率启动这一过程)，但速度还要增大，直到a=0，v达到最大v=P/f，这个动态过程如图2所示。 额m
例1:2009 年12月26日，武广铁路客运专线正式运营，时速超过390km/h，属世界之最。假设列车以恒定的功率起动，则关于牵引力和汽车速度下列说法正确的是:( )
A、列车加速行驶时，牵引力不变，速度增大。
B、列车加速行驶时，牵引力增大，速度增大。
C、列车加速行驶时，牵引力减小，速度增大。
D、当牵引力等于阻力时，速度仍未达到最大值。
分析
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与解答:列车以恒定的功率起动，关于其运动过程的分析就是上面的第一种情况，故
答案
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为C。
例2:2009年12月9日，武广铁路客运专线试运行成功，假设列车由静止开始以加速度a作匀加速起动，则当列车达到额定功率时，其速度:( )
A(同时达到最大值;
B(还没有达到最大值;
C(在没有达到额定功率前达到最大值;
D(此后保持不变。
分析与解答:列车以恒定的功率起动，关于其运动过程的分析就是上面的第二种情况，故答案为B。
二、牛顿第二定律
若列车以恒定的加速度起动，则其起动过程遵循牛顿第二定律。假若列车所受阻力为定值，则其刹车过程也遵循牛顿第二定律。
例3:2009年12月9日，中国高速铁路掀开了新的一页，武广铁路客运专线试运行成功，列车早上7时54分从广州南站出发，在3小时内顺利到达了武汉。列车的牵引功率达8800千瓦，刹车距离为5 km。在运行过程中，“和谐号”跑出了时速 394.2 km/h的好成绩～居世界首位。假设列车在运行过程中所受阻力不变，刹车时关闭发动机。
(1)根据以上数据求出列车所受到的阻力。
(2)试求列车的总质量。
分析与解答:
(1)根据列车的牵引功率与牵引力之间的关系可知，当牵引力与阻力相等时，列车的速度最大。
p,fv ? m
p4f,,8，10N vm
(2)由于列车的刹车距离为5千米，列车刹车后做匀减速直线运动，由运动学规律可知:
2v,2as ? m
根据牛顿第二定律:
f,ma ?
联立???可得:
4m,6.6，10kg
三、能量守恒
在列车的运动过程中，不可避免的会涉及到能量问题。这就涉及到动能定理、功能关系、能量守恒等问题。
例4、2009 年12月26日武广客运专线正式运营，是我国目前里程最长、技术标准最高、投资最大、票价最高的铁路客运专线。已知列车的总质量为100t，额定牵引功率为8800千瓦，车外压强达到6000帕，运动过程中所受摩擦力为车重的0.02倍。假设列车
5的横截面积为10平方米，且列车由静止开始以F=10N的恒定牵引力起动，试求:
(1)列车能保持匀加速直线运动的最长时间t;
(2)在匀加速过程中发动机所做的功。
分析与解答:
(1)由于列车在起动时当发动机的功率达到额定牵引功率之后不再做匀加速直线运动，所以有:
p,Fv 1额牵
又由牛顿第二定律可知:
F-f,ps,ma 牵
f,kmg由运动学规律:
v,at1
2联立以上各式可得: a,0.2m/s
t=440 s (2)由运动学规律可得:
12 s,at2
W,Fs 牵
9由(1)及以上而式可得: W,1.94，10J总之，只要弄清楚关与机车起动相关的基本
知识点
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，所有问题都会迎刃而解。
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