20.某試驗(yàn)列車按照設(shè)定的直線運(yùn)動(dòng)模式,利用計(jì)算機(jī)控制制動(dòng)裝置,實(shí)現(xiàn)安全準(zhǔn)確地進(jìn)站停車。制動(dòng)裝置包括電氣制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)兩部分。圖1所示為該列車在進(jìn)站停車過(guò)程中設(shè)定的加速度大小a
車隨速度v的變化曲線。
(1)求列車速度從20m/s降至3m/s經(jīng)過(guò)的時(shí)間t及行進(jìn)的距離x。
(2)有關(guān)列車電氣制動(dòng),可以借助圖2模型來(lái)理解。圖中水平平行金屬導(dǎo)軌處于豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,回路中的電阻阻值為R,不計(jì)金屬棒MN及導(dǎo)軌的電阻。MN沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程,對(duì)應(yīng)列車的電氣制動(dòng)過(guò)程,可假設(shè)MN棒運(yùn)動(dòng)的速度與列車的速度、棒的加速度與列車電氣制動(dòng)產(chǎn)生的加速度成正比。列車開(kāi)始制動(dòng)時(shí),其速度和電氣制動(dòng)產(chǎn)生的加速度大小對(duì)應(yīng)圖1中的P點(diǎn)。論證電氣制動(dòng)產(chǎn)生的加速度大小隨列車速度變化的關(guān)系,并在圖1中畫出圖線。
(3)制動(dòng)過(guò)程中,除機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)外,列車還會(huì)受到隨車速減小而減小的空氣阻力。分析說(shuō)明列車從100m/s減到3m/s的過(guò)程中,在哪個(gè)速度附近所需機(jī)械制動(dòng)最強(qiáng)?(注意:解題過(guò)程中需要用到、但題目沒(méi)有給出的物理量,要在解題時(shí)做必要的說(shuō)明)