Question

（2009?閘北區(qū)一模）世界經(jīng)濟(jì)金融危機(jī)嚴(yán)峻，為抵御國(guó)際經(jīng)濟(jì)環(huán)境對(duì)我國(guó)的不利影響，中央決定到2010年投資4萬(wàn)億擴(kuò)大內(nèi)需，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，加快鐵路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是一項(xiàng)重要內(nèi)容．如圖1所示是質(zhì)量為800噸的火車(chē)在鋼軌上行駛的示意圖，如圖2為火車(chē)與鋼軌等各部分的關(guān)系圖．

該列火車(chē)經(jīng)過(guò)某路基時(shí)的壓強(qiáng)值如下表所示，求：

輪對(duì)鋼軌	鋼軌對(duì)軌枕	軌枕對(duì)道床
7500	20	2

（1）車(chē)輪與鋼軌的接觸面積．
（2）忽略鋼軌的質(zhì)量，則火車(chē)所在部分鋼軌與軌枕的接觸面積．
（3）如果再要加400噸的貨物，又不增加火車(chē)對(duì)鋼軌等的壓強(qiáng)，介紹你認(rèn)為可行的方法．

Answer 1

分析：（1）已知該列火車(chē)經(jīng)過(guò)某路基時(shí)的壓強(qiáng)值和火車(chē)質(zhì)量，火車(chē)對(duì)鋼軌的壓力等于其重力，根據(jù)壓強(qiáng)公式變形可求得車(chē)輪與鋼軌的接觸面積．
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，鋼軌對(duì)軌枕的壓強(qiáng)，鋼軌對(duì)軌枕的壓力等于火車(chē)重力，根據(jù)壓強(qiáng)公式變形可求得車(chē)輪與鋼軌的接觸面積．
（3）壓力不變時(shí)，增大受力面積，壓強(qiáng)減小；減小受力面積，壓強(qiáng)增大，結(jié)合這個(gè)規(guī)律，可以得出結(jié)論．

解答：解：（1）F=G=mg=800×10³kg×9.8N/kg=7.84×10⁶N，
∵P=

F

S

，
∴S=

F

P

=

7.84×106N

7.5×108Pa

=0.01m²，
（2）∵P=

F

S

，
∴S₁=

F

P1

=

7.84×106N

2×106Pa

=3.92m²．
（3）如果再要加400噸的貨物，又不增加火車(chē)對(duì)鋼軌等的壓強(qiáng)，那么就加掛車(chē)廂．
答：（1）車(chē)輪與鋼軌的接觸面積為0.01m²．
（2）火車(chē)所在部分鋼軌與軌枕的接觸面積為3.92m²．
（3）加掛車(chē)廂．

點(diǎn)評(píng)：此題考查學(xué)生對(duì)壓強(qiáng)公式及其變形的靈活運(yùn)用，在平時(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，要擅于運(yùn)用物理知識(shí)來(lái)解釋一些日�，F(xiàn)象，從而為解答此類(lèi)題積累經(jīng)驗(yàn)積．