Question

10．地鐵可以緩解城市公交運輸壓力，某學校綜合實踐活動小組的同學們收集到地鐵機車和公交汽車在某段運行區間內的相關數據如下：

××型號 地鐵機車	地鐵電力機車 功率106W	平均速度60km/h	牽引力5×104N	額定載客量500人
××型號 公交汽車	燃油熱值 4×107J/kg	平均速度15km/h	牽引力3000N	額定載客量40人

（1）甲、乙兩地鐵站相距1.8km，消耗多少電能？
（2）公交汽車每千米消耗燃油0.3kg，行駛1.8km路程所消耗的燃油完全燃燒放出多少熱量？公交汽車的效率是多少？
（3）根據題中獲得的信息，從物理學角度談一談地鐵作為交通工具的優點．（寫出1條即可）

Answer 1

分析 （1）由表中數據找出地鐵機車的速度，然后由速度公式的變形公式可以求出機車的運動時間；
由表中數據找出機車的功率，然后由電功公式求出機車消耗的電能．
（2）先求出行駛1.8km消耗的燃油，然后由燃燒值求出燃油釋放的熱量；
由表中數據找出公交車的牽引力，然后由功的計算公式求出牽引力的功，最后由效率公式求出公交車的效率．
（3）從節能、環保、省時等方面分析．

解答 解：
（1）由表中數據可知，
地鐵機車的速度v=60km/h，
地鐵電力機車的功率P=10⁶W，
由v=$\frac{s}{t}$得：地鐵的運行時間：
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{1.8km}{60km/h}$=0.03h=108s，
機車消耗的電能：
W=Pt=1×10⁶W×108s=1.08×10⁸J；
（2）公交車行駛1.8km消耗的燃油：
m=0.3kg/km×1.8km=0.54kg，
燃油完全燃燒釋放出的熱量
Q=qm=4×10⁷J/kg×0.54kg=2.16×10⁷J，
由表中數據可知，公交車的牽引力F=3000N，
公交車做的功W=Fs=3000N×1800m=5.4×10⁶J，
公交車的效率η=$\frac{W}{Q}$=$\frac{5.4×1{0}^{6}J}{2.16×1{0}^{7}J}$×100%=25%；
（3）地鐵作為交通工具的優點：①因車速度快，節省乘車時間；②無廢氣污染（環保）．
答：
（1）地鐵消耗的電能是1.08×10⁸J；
（2）燃料釋放出的熱量是2.16×10⁷J，公交車的效率是25%；
（3）地鐵作為交通工具的優點：節省乘車時間，無廢氣污染（環保）．

點評 本題考查了求地鐵的運行時間、消耗的電能，公交車的效率等問題，涉及的問題較多，熟練應用速度公式的變形公式、電功公式、功的計算公式、效率公式等，涉及到了環保知識，屬于難題．