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)車和公交汽車在某段運(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	地鐵電力機(jī)車功率106W	平均速度60km/h	牽引力5×106N	額定載客量500人
××型號(hào) 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，地鐵運(yùn)行需要多長(zhǎng)時(shí)間？消耗多少電能？
（2）公交汽車每km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(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)．（寫出兩條即可）

Answer 1

分析：（1）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)車的功率，利用W=Pt求消耗的電能；
（2）求出公交汽車行駛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效率；
（3）從節(jié)能、環(huán)保、省時(shí)等方面分析．

解答：解：（1）地鐵運(yùn)行時(shí)間：
t=

s

v

=

1.8km

60km/h

=0.03h，
消耗的電能：
W=Pt=10⁶×10^-3kW×0.03h=30kW?h；
（2）公交汽車行駛1.8km，消耗燃油：
m=0.3kg/km×1.8km=0.54kg，
燃油燃燒放熱：
Q=mq=0.54kg×4×10⁷J/kg=2.16×10⁷J；
汽車效率：
η=

Fs

Q

=

3000N×1.8×103m

2.16×107J

=25%
（3）地鐵作為交通工具的優(yōu)點(diǎn)：①因車速度快，節(jié)省乘車時(shí)間；②無廢氣污染（環(huán)保）．
答：（1）地鐵運(yùn)行需要0.03h，消耗30kW?h電能；
（2）行駛1.8km路程所消耗的燃油完全燃燒放出2.16×10⁷J熱量，公交汽車的效率是25%；
（3）地鐵作為交通工具的優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省乘車時(shí)間，無廢氣污染（環(huán)保）．

點(diǎn)評(píng)：本體綜合考查了速度計(jì)算、消耗電能的計(jì)算、燃料燃燒放熱、效率計(jì)算，涉及到了環(huán)保知識(shí)，屬于難題．