Question

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60 km／h	牽引力5×104 N	額定載客量500人
××型號 公交汽車	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，地鐵運行需要消耗多少電能？

（2）若公交汽車每千米消耗燃油0.3kg，當地鐵機車和公交汽車都行駛1.8 km，地鐵機車和公交汽車的效率各是多少？

（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．（寫出兩條即可）

 

Answer 1

【答案】

（1）30kW·h（或1.08×10⁸J） （2）機車效率： 83.3％汽車效率： 25％（3）①速度快(或節省運行時間)；②能量轉化效率高；③乘客人均消耗能量較少(或節能)；④無廢氣污染(或環保)．

【解析】知道地鐵的運行速度和路程，利用速度公式求運行時間；又知道地鐵電力機車的功率，利用W=Pt求消耗的電能；求出公交汽車行駛1.8km消耗燃油，計算燃油燃燒放出的熱量（總能量），知道牽引力和移動的距離，計算出牽引力做功（有用能量），再利用效率公式求汽車效率；從節能、環保、省時等方面分析．

（1）運行時間：t = == 0.03h（或108s）

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

   （2）機車效率：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

        汽車效率：η = = == 25％

（3）①速度快(或節省運行時間)；②能量轉化效率高；③乘客人均消耗能量較少(或節能)；④無廢氣污染(或環保)．