Question

【题目】最近，一项“中国原创”重大发明成为世界关注的焦点！它被称为“空中奔跑的巴士”（又称巴铁），预计今年7月进行测试，其模型如图所示，巴铁依靠电力驱动在钢轨上行驶，相当于40辆柴油公交车的运量，若1辆柴油公交车日常行驶时发动机的平均输出功率为60kW，发动机的效率为30%，每消耗1kg柴油排放二氧化碳约为3kg，柴油的热值近似取q=4.0×107J/kg。

（1）若巴铁在100s内沿直线行驶了1500m，求这段时间内巴铁的平均速度；

（2）按柴油公交车每日行驶10h计算，若引进1辆巴铁取代40辆柴油公交车，则每日可减少二氧化碳排放量多少千克？

（3）巴铁车内电器每天需消耗60kWh的电能，若这些电能全部由车顶上的太阳能电池板来提供，已知该太阳能电池板1m2面积上接收到的太阳平均辐射功率为1kW，光电转化效率为20%，每天日照时间按6h计算，求需太阳能电池板的最小面积.

Answer 1

【答案】（1）15m/s （2）21600kg （3）50m2

【解析】解答：(1)巴铁的平均速度： =15m/s；(2)根据P=可得，发动机做的功：W=Pt=60×103W×10×3600s=2.16×109J，根据η=可得，放出的热量：Q==7.2×109J，根据Q=mq可得，燃油的质量：m==180kg，减少的二氧化碳排放量：m′=(180×40×3)kg=21600kg；(3)根据η=可得，接收的太阳能：E光==300kWh，接收光的功率P光==50kW，已知该太阳能电池板1m2面积上接收到的太阳平均辐射功率为1kW则电池板的面积S=50kW×1kWh/m2=50m2.

答：(1)这段时间内巴铁的平均速度为15m/s；(2)每日可减少二氧化碳排放量21600kg；(3)需太阳能电池板的最小面积50m2.