Question

9．号称“平稳如地铁，30s完成充电”的武汉市首条有轨电车路线，将于2016年6月正式通车．
（1）有轨电车工程采用的是高铁技术，轨道经过最新的焊接工艺焊接后没有一个结点，可以实现无缝对接，电车可在轨道上平稳运行，而且采用的车轮是弹性车轮，可以降低轨道结点的撞击，从而减少噪声对周围生活的影响；并采用了微机控制刹车技术，在平顺较好的轨道上行驶，可以有效防止由于惯性带来的危害．
（2）假如有轨电车相邻两个车站的间隔均为600m，平均车速为54km/h，电车运行过程中的平均牵引力为8000N保持不变．则电车在相邻两个车站运行的时间为多少？
（3）若有轨电车的车顶安装有一组超级充电电池，总储存电能为2.4kW•h，利用乘客上下车在站台停车时快速充满电．根据设计要求，有轨电车每通过一站，电池剩余电能约为总储存电能的10%．则该电池的输入功率至少为多少？
（4）有轨电车在平直的轨道上行驶时，它消耗的电能主要转化为机械能，该能量转化的效率约为多少？（计算结果请保留1位小数）

Answer 1

分析 （1）①减弱噪声的途径：从声源处减弱、从传播过程中减弱，从人耳处减弱；
②惯性是指物体保持原来运动状态不变的性质，一切物体都具有惯性；
（2）知道电车行驶的平均速度和通过的路程，根据由v=$\frac{s}{t}$求出电车在相邻两个车站运行的时间；
（3）根据“有轨电车每通过一站，电池剩余电能约为总储存电能的10%”求出有轨电车每通过一站电容需要输入的能量，根据P=$\frac{W}{t}$求出该电池的最小输入功率；
（4）有轨电车主要将电能转化为机械能；根据W=Fs求出有轨电车每通过一站的机械能，根据效率公式求出有轨电车能量的转化效率．

解答 解：（1）①轨道经过最新的焊接工艺焊接后没有一个结点，可以实现无缝对接，电车可在轨道上平稳运行，而且采用的车轮是弹性车轮，可以降低轨道结构的撞击，是在声源处减弱噪声，从而减少噪声对周围生活的影响；
②由于惯性，有轨电车在行驶过程中刹车时需要向前运动一段路程，采用交流传动和微机控制制动技术，在平顺较好的轨道上行驶，可以有效制动，大大减少由于惯性带来的危害；
（2）电车运行时的平均车速为：v=54km/h=15m/s，
由v=$\frac{s}{t}$可得，电车在相邻两个车站运行的时间：
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{600m}{15m/s}$=40s；
（3）有轨电车每通过一站电容需要输入的能量为：
W=2.4kW•h×（1-10%）=2.16kW•h=7.776×10⁶J，
电池的输入功率至少：
P=$\frac{W}{t′}$=$\frac{7.776×1{0}^{6}J}{30s}$=2.592×10⁵W；
（4）有轨电车主要将电能转化为机械能；
有轨电车每通过一站的机械能为：W_机械=Fs=8000N×600m=4.8×10⁶J，
有轨电车能量的转化效率：
η=$\frac{{W}_{机械}}{W}$×100%=$\frac{4.8×1{0}^{6}J}{7.776×1{0}^{6}J}$×100%≈61.7%．
答：（1）噪声；惯性；
（2）电车在相邻两个车站运行的时间为40s；
（3）该电池的输入功率至少为2.592×10⁵W；
（4）机械；有轨电车能量的转化效率为61.7%．

点评 本题考查了噪声的防止和惯性带来的危害以及速度公式、电功率公式、效率公式的应用等，涉及到的知识点较多，综合性强，有一点的难度．