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60km/h	牽引力5×106N	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，地鐵運行需要多長時間？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

分析：（1）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；
（2）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；
（3）從節能、環保、省時等方面分析．

解答：解：（1）地鐵運行時間：
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）地鐵運行需要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點：節省乘車時間，無廢氣污染（環保）．

點評：本體綜合考查了速度計算、消耗電能的計算、燃料燃燒放熱、效率計算，涉及到了環保知識，屬于難題．