Question

19．2012年杭州地铁一期建成，杭州地铁1号线近来正进行试运营前的大规模练兵．杭州将进入地铁时代，地铁是近年来新兴的城市地下交通工具．
（1）当列车启动时，站立的乘客需要抓住扶手，这是为了防止由由于惯性引起乘客摔伤现象；某些地铁站里，只有往上电梯而没往下的电梯，从能量的角度来分析，其原因是上行时人要克服重力做功，重力势能增加；下行时，重力可以对人做功，重力势能转化为动能．
（2）某一地铁电车的质量为34吨沿平直轨道运动，载客量约为200人，所受阻力约等于车重的2%，当电车以36公里/时速度作匀速运行时，轻轨电车的牵引电动机的功率约为88千瓦．
（3）新一代电车具有容纳人数多、速度快、噪音低、安全、快速、准时、高效、占地少等优点的，从能源角度考虑，轻轨电车还具有哪些优点？节能
（4）新一代电车依靠架设在轨道上方的电线和车辆搭载的镍氢蓄电池供电．电车刹车制动的时候，发动机将发挥发电机的作用，利用制动能量给蓄电池充电，保证电车在没有电线的轨道上的电能供应．问：当电车在电动机的牵引下行驶，将电能主要转化为机械能．电车刹车制动的时候，发动机将发挥发电机的作用，利用制动能量给蓄电池充电时，将电能主要转化为化学能．

Answer 1

分析 （1）物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性，一切物体都有惯性，惯性是物体的一种属性；向上运动需要克服重力做功，向下运动，重力对人做正功．
（2）知道物体的质量，根据公式G=mg求出物体的重力，再计算出牵引力大小；知道拉力和物体移动速度，应用功率公式求出功率．
（3）轻轨电车使用电能，可以节约传统能源．
（4）电动机消耗电能得到机械能，将电能转化为机械能；
发动机为蓄电池充电时，蓄电池发生化学反应，将电能转化为化学能储存在蓄电池中．

解答 解：（1）列车启动前，人和公共汽车处于静止状态，当列车启动时，人的脚由于和汽车地板之间存在摩擦力，人的脚和汽车一起运动，人的上半身由于惯性还保持原来的静止状态，人的上半身会向车后方向倾倒，容易发生危险．
由于上行时人要克服重力做功，重力势能增加；下行时，重力可以对人做功，重力势能转化为动能，所以，某些地铁站里，只有上行的自动扶梯而没有下行的自动扶梯．
（2）载客量约为200人，每位乘客的质量约为50kg，
电车和乘客的总重力为：G=m_总g=（34×10³kg+200×50kg）×10N/kg=4.4×10⁵N；
电车的牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，
牵引力F=f=2%G=2%×4.4×10⁵N=8800N，
轻轨电车的牵引电动机的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=8800N×36×$\frac{1}{3.6}$m/s=88000W=88kW；
（3）轻轨电车使用电能，可以节约煤、石油等传统能源．
（4）电动机在提供动力时消耗电能，得到机械能，把电能转化为机械能；当制动减速时，电动机还可以作为发电机为蓄电池充电，将电能转化为化学能．
故答案为：（1）惯性；上行时人要克服重力做功，重力势能增加；下行时，重力可以对人做功，重力势能转化为动能；
（2）88kW；
（3）节能；
（4）机械；化学．

点评 此题考查惯性、重力公式的应用、二力平衡条件的应用、功率公式、能量转化等，涉及的知识点较多，是一道综合性较强的题目，但总体难度不大，掌握基础知识即可正确解题．