Question

地铁可以缓解城市公交运输压力，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106W	平均速度60 km／h	牵引力5×104 N	额定载客量500人
××型号 公交汽车	燃油热值 4x107 J／kg	平均速度15 km／h	牵引力3000 N	额定载客量40人

（1）甲、乙两地铁站相距1.8 km，地铁运行需要消耗多少电能？

（2）若公交汽车每千米消耗燃油0.3kg，当地铁机车和公交汽车都行驶1.8 km，地铁机车和公交汽车的效率各是多少？

（3）根据题中获得的信息，从物理学角度谈一谈地铁作为交通工具的优点．（写出两条即可）

 

Answer 1

【答案】

（1）30kW·h（或1.08×10⁸J） （2）机车效率： 83.3％汽车效率： 25％（3）①速度快(或节省运行时间)；②能量转化效率高；③乘客人均消耗能量较少(或节能)；④无废气污染(或环保)．

【解析】知道地铁的运行速度和路程，利用速度公式求运行时间；又知道地铁电力机车的功率，利用W=Pt求消耗的电能；求出公交汽车行驶1.8km消耗燃油，计算燃油燃烧放出的热量（总能量），知道牵引力和移动的距离，计算出牵引力做功（有用能量），再利用效率公式求汽车效率；从节能、环保、省时等方面分析．

（1）运行时间：t = == 0.03h（或108s）

        消耗电能：W = Pt = 10⁶×10 ^-3kW×0.03h = 30kW·h（或1.08×10⁸J）

   （2）机车效率：η=FS/W=5×10 ⁴ N×1.8×10 ³m/1.08×10⁸J= 83.3％

燃油放热：Q = mq = 0.3kg/km×1.8km×4×10⁷J/kg = 2.16×10⁷J

        汽车效率：η = = == 25％

（3）①速度快(或节省运行时间)；②能量转化效率高；③乘客人均消耗能量较少(或节能)；④无废气污染(或环保)．