今年2月28日烏魯木齊開往阿克蘇的旅客列車遭遇浮塵天氣，由于瞬時大風(fēng)造成第9至19節(jié)車廂脫軌，當(dāng)時的風(fēng)力達(dá)13級，瞬間最大風(fēng)速達(dá)27.9 m/s。根據(jù)流體力學(xué)知識，流體對物體的作用力可用f＝ar0Av2來表達(dá)。其中a為一系數(shù)，A為物體的截面積，r0為流體的密度，v為物體相對于流體的速度。已知空氣密度r0＝1.25 kg/m3，球體積公式為V＝pr3。
（1）若有一個特制的風(fēng)力發(fā)電機(jī)能在如此惡劣的情況下工作，它將空氣的動能轉(zhuǎn)化為電能的效率為20%，有效受風(fēng)面積為4.0 m2，則此發(fā)電機(jī)在風(fēng)速為27.9 m/s時輸出的電功率為多大？（a＝0.5）
（2）若某次大風(fēng)使空氣中懸浮微粒濃度達(dá)到了5.8´10－6 kg/m3，懸浮顆料的平均密度r’為2.0´103 kg/m3。懸浮微粒中約1/50為可吸入顆粒，其平均直徑為5´10－8 m，求：1.0 m3空氣中約含有多少顆可吸入顆粒？
（3）若沙塵顆粒的密度為rS＝2.8´103 kg/m3，沙塵顆粒為球形，半徑r＝2.5´10－4 m，地球表面處a＝0.45，試估算地面附近形成揚(yáng)沙天氣的風(fēng)速至少為多少？
解：（1）P＝fvh＝ar0Av2vh＝ar0Av3h（2分）＝1.1´104 W（2）1 m3空氣中粒子質(zhì)量為m＝r濃V空＝5.8´10－8 kg，粒子總體積為V＝m/r’＝2.9´10－11 m3，單個粒子的體積為V0＝pr3＝6.5´10－23 m3，1 m3空氣則可吸入粒子數(shù)為n＝h’V/V0＝8.9´1011 個（3）當(dāng)風(fēng)力和沙粒的重力滿足f≥mg時方能形成揚(yáng)沙天氣，即ar0Av2＝ar0pr2v2≥rs´pr3，得v≥＝4.07 m/s
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

風(fēng)壓就是垂直于氣流方向上單位面積所受到的風(fēng)的壓力．某工科大學(xué)的學(xué)生研究小組進(jìn)行了風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，研究風(fēng)速和風(fēng)壓之間的關(guān)系，得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表：
風(fēng)速（米/秒） 2 4 8 12 16 20 24 32
風(fēng)壓（牛/米2） 2.5 10 40 90 160 250 360 640
（1）試通過對上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，歸納出風(fēng)速V與風(fēng)壓P之間的定量關(guān)系．
（2）2007年2月28日凌晨1時55分左右，從烏魯木齊駛往阿克蘇的5806次列車遭遇特大沙塵暴，列車從第1節(jié)車廂到第11節(jié)車廂相繼被吹翻．據(jù)鐵路部門設(shè)在沿線的測風(fēng)儀紀(jì)錄，2月28日2時前后的平均風(fēng)速為32米/秒，瞬時風(fēng)速為43.4米/秒．已知每一節(jié)車廂重G=2*105N，車廂的高度為h=3米，長度L=25米，寬度d=1.5米，試計算當(dāng)時的大風(fēng)對一節(jié)車廂施加的最大水平推力有多大？
（3）上述大風(fēng)能將列車吹翻嗎？如果能吹翻，試說明你作出判斷的依據(jù)是什么？如果不能吹翻，也同樣說明理由，并猜測可能是什么因素使列車發(fā)生翻轉(zhuǎn)的？在緊急情況下，你能否提出應(yīng)急措施并作簡要說明．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)今年2月28日烏魯木齊開往阿克蘇的旅客列車遭遇浮塵天氣，由于瞬時大風(fēng)造成第9至19節(jié)車廂脫軌，當(dāng)時的風(fēng)力達(dá)13級，瞬間最大風(fēng)速達(dá)27.9m/s．根據(jù)流體力學(xué)知識，流體對物體的作用力可用f=αρ0Av2來表達(dá)．其中α為一系數(shù)，A為物體的截面積，ρ0為空氣密度，v為物體相對于流體的速
度．已知空氣密度ρ0=1.25kg/m3，球體積公式為V=
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πr3．
（1）若有一個特制的風(fēng)力發(fā)電機(jī)能在如此惡劣的情況下工作，它將空氣的動能轉(zhuǎn)化為電能的效率為20%，有效受風(fēng)面積為4.0m2，則此發(fā)電機(jī)在風(fēng)速為27.9m/s時輸出的電功率為多大？（α=0.5）
（2）若某次大風(fēng)使空氣中懸浮微粒濃度達(dá)到了5.8×10-6kg/m3，懸浮顆粒的平均密度ρ’為2.0×103kg/m3．懸浮微粒中約 
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為可吸入顆粒，其平均直徑為5×10-8m，求：1.0m3空氣中約含有多少顆可吸入顆粒？
（3）若沙塵顆粒的密度ρs=2.8×103kg/m3，沙塵顆粒為球形，半徑r=2.5×10-4m，地球表面處α=0.45，試估算地面附近形成揚(yáng)沙天氣的風(fēng)速至少為多少？．
（4）若在大風(fēng)中有一密度為ρ的立方體恰能被水平方向風(fēng)力吹得翻倒，推算該物體所受重力與風(fēng)速的幾次方成正比，并請用此結(jié)論簡要解釋火車在大風(fēng)中脫軌的原因．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（13分）風(fēng)壓就是垂直于氣流方向上單位面積所受到的風(fēng)的壓力。某工科大學(xué)的學(xué)生研究小組進(jìn)行了風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，研究風(fēng)速和風(fēng)壓之間的關(guān)系，得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表：

風(fēng)速（m/s）

2

4

8

12

16

20

24

32

風(fēng)壓（N/m2）

2.5

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90

160

250

360

640

 

 

 

（1）試通過對上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，歸納出風(fēng)速v與風(fēng)壓p之間的定量關(guān)系；

（2）2007年2月28日凌晨1時55分左右，從烏魯木齊駛往阿克蘇的5806次列車遭遇特大沙塵暴，列車從第1節(jié)車廂到第11節(jié)車廂相繼被吹翻。據(jù)鐵路部門設(shè)在沿線的測風(fēng)儀紀(jì)錄，2月28日2時前后的平均風(fēng)速為32 m/s，瞬時風(fēng)速為43.4 m/s。已知每一節(jié)車廂重G＝2´105 N，車廂的高度為h＝3 m，長度L＝25 m，寬度d＝ 1.5 m，試計算當(dāng)時的大風(fēng)對一節(jié)車廂施加的最大水平推力有多大？

（3）上述大風(fēng)能將列車吹翻嗎？如果能吹翻，試說明你作出判斷的依據(jù)是什么？如果不能吹翻，也同樣說明理由，并猜測可能是什么因素使列車發(fā)生翻轉(zhuǎn)的？在緊急情況下，你能否提出應(yīng)急措施并作簡要說明。

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科目：高中物理 來源：2006-2007學(xué)年上海市高三（下）調(diào)研物理試卷（解析版） 題型：解答題

今年2月28日烏魯木齊開往阿克蘇的旅客列車遭遇浮塵天氣，由于瞬時大風(fēng)造成第9至19節(jié)車廂脫軌，當(dāng)時的風(fēng)力達(dá)13級，瞬間最大風(fēng)速達(dá)27.9m/s．根據(jù)流體力學(xué)知識，流體對物體的作用力可用f=αρAv2來表達(dá)．其中α為一系數(shù)，A為物體的截面積，ρ為空氣密度，v為物體相對于流體的速
度．已知空氣密度ρ=1.25kg/m3，球體積公式為V=πr3．
（1）若有一個特制的風(fēng)力發(fā)電機(jī)能在如此惡劣的情況下工作，它將空氣的動能轉(zhuǎn)化為電能的效率為20%，有效受風(fēng)面積為4.0m2，則此發(fā)電機(jī)在風(fēng)速為27.9m/s時輸出的電功率為多大？（α=0.5）
（2）若某次大風(fēng)使空氣中懸浮微粒濃度達(dá)到了5.8×10-6kg/m3，懸浮顆粒的平均密度ρ’為2.0×103kg/m3．懸浮微粒中約 為可吸入顆粒，其平均直徑為5×10-8m，求：1.0m3空氣中約含有多少顆可吸入顆粒？
（3）若沙塵顆粒的密度ρs=2.8×103kg/m3，沙塵顆粒為球形，半徑r=2.5×10-4m，地球表面處α=0.45，試估算地面附近形成揚(yáng)沙天氣的風(fēng)速至少為多少？．
（4）若在大風(fēng)中有一密度為ρ的立方體恰能被水平方向風(fēng)力吹得翻倒，推算該物體所受重力與風(fēng)速的幾次方成正比，并請用此結(jié)論簡要解釋火車在大風(fēng)中脫軌的原因．

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