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，巴铁依次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，镇江若引进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）解：巴铁的平均速度：

v= = =15m/s；

（2）解：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）解：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．

【解析】（1）已知时间和路程，利用v= 计算速度；（2）首先根据P= 求出发动机做的功，然后根据η= 求出燃油放出的热量，再根据Q=mq求出燃油的质量，再进一步求出减少的二氧化碳排放量；（3）首先根据光电转化效率可求得接收的太阳能，利用P= 求出接收光的功率，然后可求太阳能电池板的最小面积．
【考点精析】掌握热机的概念和效率是解答本题的根本，需要知道热机：将内能转化成机械能的机器，统称为热机．热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫热机的效率．热机的效率是热机性能的一个重要指标．