Question

地鐵可以緩解城市公交運(yùn)輸壓力，某學(xué)校綜合實(shí)踐活動(dòng)小組的同學(xué)們收集到地鐵機(jī)車(chē)和公交汽車(chē)在某段運(yùn)行區(qū)間內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)如下：

××型號(hào) 地鐵機(jī)車(chē)	地鐵電力機(jī)車(chē) 功率106W	平均速度60 km／h	牽引力5×104 N	額定載客量500人
××型號(hào) 公交汽車(chē)	燃油熱值 4x107 J／kg	平均速度15 km／h	牽引力3000 N	額定載客量40人

（1）甲、乙兩地鐵站相距1.8 km，地鐵運(yùn)行需要消耗多少電能？

（2）若公交汽車(chē)每千米消耗燃油0.3kg，當(dāng)?shù)罔F機(jī)車(chē)和公交汽車(chē)都行駛1.8 km，地鐵機(jī)車(chē)和公交汽車(chē)的效率各是多少？

（3）根據(jù)題中獲得的信息，從物理學(xué)角度談一談地鐵作為交通工具的優(yōu)點(diǎn)．（寫(xiě)出兩條即可）

 

Answer 1

【答案】

（1）30kW·h（或1.08×10⁸J） （2）機(jī)車(chē)效率： 83.3％汽車(chē)效率： 25％（3）①速度快(或節(jié)省運(yùn)行時(shí)間)；②能量轉(zhuǎn)化效率高；③乘客人均消耗能量較少(或節(jié)能)；④無(wú)廢氣污染(或環(huán)保)．

【解析】知道地鐵的運(yùn)行速度和路程，利用速度公式求運(yùn)行時(shí)間；又知道地鐵電力機(jī)車(chē)的功率，利用W=Pt求消耗的電能；求出公交汽車(chē)行駛1.8km消耗燃油，計(jì)算燃油燃燒放出的熱量（總能量），知道牽引力和移動(dòng)的距離，計(jì)算出牽引力做功（有用能量），再利用效率公式求汽車(chē)效率；從節(jié)能、環(huán)保、省時(shí)等方面分析．

（1）運(yùn)行時(shí)間：t = == 0.03h（或108s）

        消耗電能：W = Pt = 10⁶×10 ^-3kW×0.03h = 30kW·h（或1.08×10⁸J）

   （2）機(jī)車(chē)效率：η=FS/W=5×10 ⁴ N×1.8×10 ³m/1.08×10⁸J= 83.3％

燃油放熱：Q = mq = 0.3kg/km×1.8km×4×10⁷J/kg = 2.16×10⁷J

        汽車(chē)效率：η = = == 25％

（3）①速度快(或節(jié)省運(yùn)行時(shí)間)；②能量轉(zhuǎn)化效率高；③乘客人均消耗能量較少(或節(jié)能)；④無(wú)廢氣污染(或環(huán)保)．