题目内容
桂林于2013年底开通高铁．高铁动车运行低能耗，人均百公里能耗仅为3.6度电，相当于飞机的10%．小明对动车组和飞机这两种交通方式进行比较，了解到的相关参数见表．请解答以下问题：（1）飞机人均百公里要消耗多少kg的航空煤油？（航空煤油热值取4.32×107J/kg）
（2）小明查阅资料了解到：列车运行的阻力，包括车轮与轨道摩擦的机械阻力和车辆受到的空气阻力．动车以200km/h水平匀速行驶时，空气阻力占总阻力的70%，牵引功率约为1200kW；速度达到500km/h以上后，空气阻力占总阻力的90%；空气阻力和列车运行速度的平方成正比关系，速度提高2倍，空气阻力将增至4倍．近期，我国正在研制的CIT500型动车的试验速度达到了600km/h，请根据材料估算，要以600km/h水平匀速行驶，动车组的牵引功率要达到多大？
| 桂林--北京 | ||
| 交通方式 | 动车组 | 飞机 |
| 型号 | CRH380BL | 空客A320 |
| 动力 | 交流电动机 | 喷气式发动机 |
| 能源 | 电 | 航空煤油 |
| 行驶里程 | 2110km | 1800km |
| 运行时间 | 10h32min | 3h |
分析：（1）高铁动车人均百公里能耗相当于飞机的10%，计算出飞机的能耗，再根据q油=
计算人均百公里消耗的航空煤油质量；
（2）由P=
，v=
的推导公式F=
计算出牵引力，根据二力平衡计算出空气阻力，由速度和空气阻力的关系估算出不同速度下的阻力和总阻力，最后根据P=Fv计算出不同速度下的功率．
| Q |
| m油 |
（2）由P=
| W |
| t |
| s |
| t |
| P |
| v |
解答：解：（1）飞机人均百公里能耗：
Q=
=36kW?Hh=36×3.6×106J=1.296×108J；
由q油=
得消耗的航空煤油质量：
m油=
=
=3kg；
（2）当动车以200km/h水平匀速行驶时，由W=FS、P=
、v=
可得：
牵引力F=
=
=2.16×104N，
动车匀速前进，牵引力和所受的阻力为平衡力，所以阻力为2.16×104N；
其中空气阻力为f空气=2.16×104N×70%=1.512×104N；
由题意可知，空气阻力和列车运行速度的平方成近似正比例关系，当速度为600km/h时，空气阻力为200km/h时的9倍，
f空气′=2.16×104N×9=1.3608×105N，
此时的总阻力为f总′=
=
=1.512×105N．
因为匀速直线前进，牵引力和所受到的阻力为平衡力，所以牵引力F′=1.512×105N．
P′=F′v′=1.512×105N×
m/s=2.52×107W=2.52×104kW．
答：（1）飞机人均百公里要消耗多少kg的航空煤油3kg；
（2）要以600km/h水平匀速行驶，动车组的牵引功率要达到2.52×104kW．
Q=
| 3.6kW?h |
| 10% |
由q油=
| Q |
| m油 |
m油=
| Q |
| q油 |
| 1.296×108J |
| 4.32×107J/kg |
（2）当动车以200km/h水平匀速行驶时，由W=FS、P=
| W |
| t |
| s |
| t |
牵引力F=
| P |
| v |
| 1200×103W | ||
|
动车匀速前进，牵引力和所受的阻力为平衡力，所以阻力为2.16×104N；
其中空气阻力为f空气=2.16×104N×70%=1.512×104N；
由题意可知，空气阻力和列车运行速度的平方成近似正比例关系，当速度为600km/h时，空气阻力为200km/h时的9倍，
f空气′=2.16×104N×9=1.3608×105N，
此时的总阻力为f总′=
| f空气 |
| 90% |
| 1.3608×105N |
| 90% |
因为匀速直线前进，牵引力和所受到的阻力为平衡力，所以牵引力F′=1.512×105N．
P′=F′v′=1.512×105N×
| 600 |
| 3.6 |
答：（1）飞机人均百公里要消耗多少kg的航空煤油3kg；
（2）要以600km/h水平匀速行驶，动车组的牵引功率要达到2.52×104kW．
点评：本题考查的知识较多，有一定难度，要仔细审题解答，避免出错．
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| 8：30 | 8：57 |
| 启程时刻 | 到站时刻 |
| A、120km/h |
| B、300km/h |
| C、200km/h |
| D、350km/h |
郑州地铁一号线将于2013年底试运行，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甲乙两站区间内的相关数据如下：
（1）若甲、乙两地铁站和公交站都相距1.8km，公交汽车每km耗油为0.3kg，试通过计算地铁机车和公交汽车的单人能耗（即：每个人消耗的能量）说明地铁优点．
（2）近年来，因为空气质量的恶化，阴霾天气增多，危害加重．请你对保护环境、净化空气提出一点建议．
| 型号地铁机车 | 电力机车功率106W | 平均速度60km/h | 额定载客量500人 |
| 型号公交汽车 | 燃油热值4x107J/kg | 平均速度15km/h | 额定载客量400人 |
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