题目内容

6.合肥地铁1号线于2016年12月26日通车,有效的缓解了城市公交运输压力.某学校综合实践活动小组的同学们收集到地铁机车和公交汽车在某段运行区间内的相关数据如下:
××型号地铁机车地铁电力机车功率
2.16×106 W
平均速度
36 km/h
牵引力
5×104 N
额定载客量
2000人
××型号公交汽车燃油热值
4×107 J/kg
平均速度
18 km/h
牵引力
3 000 N
额定载客量
40人
(1)若从甲处到乙处,既有直达公交车,也有地铁1号线的换乘车.甲、乙两公交站相距18km,假设乘坐地铁路程与乘坐公交路程相同.则到达目的地乘坐地铁比乘坐公交车少花多长时间?
(2)若公交车每千米消耗燃油0.3kg,行驶1km路程所消耗的燃油完全燃烧放出多少热量?公交汽车发动机的效率是多少?
(3)从甲处到乙处,地铁机车需消耗多少电能?

分析 (1)由速度公式v=$\frac{s}{t}$可求时间;
(2)先出公交车消耗的燃油完全燃烧释放的热量,求出公交车的由于功,再求出公交车的效率;
(3)已知功率和时间,由P=$\frac{W}{t}$变形可得消耗的电能.

解答 解:(1)由v=$\frac{s}{t}$可得,
地铁运行的时间是t1=$\frac{{s}_{1}}{{v}_{1}}$=$\frac{18km}{36km/h}$=0.5h
公交运行的时间是t2=$\frac{{s}_{2}}{{v}_{2}}$=$\frac{18km}{18km/h}$=1h
所以乘坐地铁少花的时间为t2-t1=1h-0.5h=0.5h;
(2)消耗燃油完全燃烧放出的热量是:Q=qm=4×107J/kg×0.3 kg=1.2×107J;
公交车所做机械功为:W=Fs=3000N×1000m=3×106J
该车的效率为:η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{3×1{0}^{6}J}{1.2×1{0}^{7}J}$×100%=25%;
(3)由P=$\frac{W}{t}$可得,
地铁消耗电能是:W电=Pt=2.16×103kW×0.5h=1.08×103kW•h.
答:(1)到达目的地乘坐地铁比乘坐公交车少花0.5h;
(2)行驶1km路程所消耗的燃油完全燃烧放出1.2×107J热量;公交汽车发动机的效率是25%;
(3)从甲处到乙处,地铁机车需消耗1.08×103kW•h 的电能.

点评 本题考查了求运动时间、消耗的电能、燃油放出的热量、公交车的效率等问题,涉及的知识点较多,是一道学科综合题,熟练掌握基础知识即可正确解题.

练习册系列答案
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15.某小组同学用图甲的实物图探究“导体中的电流跟电阻的关系”的实验,实验中他们所用的定值电阻分别是5Ω、10Ω、20Ω,电源电压为3V不变.

(1)如图甲所示,是小华所连接的不完整实验电路,请你用笔画线代替导线,将缺少的导线连接好成完整电路.
(2)小华将电路接好后,闭合开关,发现电压表与电流表的示数太大.接下来应进行的操作是C(填写字母代号).
A.更换电池或电阻 B.检查电路是否短路C.断开开关移动滑动变阻器滑片至最大值位置
(3)小华将5Ω的电阻接入电路,电压表如图乙所示.后把定值电阻由5Ω换成10Ω,闭合开关后,下一步的操作是:将变阻器的滑片P向右(填“左”或“右”)移动直至电压表示数为2V. 若要完成整个实验,选择的滑动变阻器的最大阻值至少为10Ω.
(4)上述探究结束后,该组同学将电路中的定值电阻换成了一个额定电压为2.5V的小灯泡做测量小灯泡的额定功率的实验.闭合开关后,调节滑动变阻器滑片P,使电压表示数为2.5V时,小灯泡正常发光,如果此时电流表示数如图丙所示,则小灯泡的额定功率是0.75W.
(5)完成上述实验后,该小组同学又向老师要了一个已知阻值为Ro的电阻和一个单刀双掷开关,借助部分现有的实验器材,设计了如图2所示的电路,也测出了灯泡的额定功率.请完成下列实验步骤:
①闭合开关Sl,将S2拨到触点1(选填“1”或“2”),移动滑片使电压表的示数为2.5V;
②再将开关S2拨到触点2(选填“1”或“2”),保持滑片的位置不动,读出电压表的示数U;
③灯泡额定功率的表达式为P额=$\frac{2.5V×(U-2.5V)}{{R}_{0}}$(用已知量和测量量表示).

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