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10.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;进站前100m关闭动力,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,并开启逆变装置将剩余动能部分转化为电能,使电池能量增加总储量的10%.
(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.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20%.则该电池充电过程中的输入功率至少为多少?
(3)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)

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)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20%”求出有轨电车每通过一站电容需要输入的能量,根据P=$\frac{W}{t}$求出该电池的输入功率;
(3)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)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;
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)有轨电车每通过一站电容需要输入的能量为:
W=2.4kW•h×(1-20%)=1.92kW•h=6.912×106J,
电池的输入功率至少:
P=$\frac{W}{t′}$=$\frac{6.912×1{0}^{6}J}{30s}$=2.304×105W;
(3)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%=$\frac{4.8×1{0}^{6}J}{6.912×1{0}^{6}J}$×100%≈69.4%.
答:(1)噪声;惯性;
(2)该电池的输入功率至少为2.304×105W;
(3)机械;有轨电车能量的转化效率为69.4%.

点评 本题考查了噪声的防止和惯性带来的危害以及电功率公式、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.

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