Question

為緩解城市公交運(yùn)輸壓力，我校綜合實(shí)踐活動(dòng)小組針對(duì)我市淮海路交通擁擠現(xiàn)象，設(shè)計(jì)電力機(jī)車專用道。同學(xué)們收集到電力機(jī)車和公交汽車在某段運(yùn)行區(qū)間內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)如下：

××型號(hào)電力機(jī)車	電力機(jī)車 功率106W	平均速度 60 km／h	牽引力 5×103N	額定載客量80人
××型號(hào)公交汽車	燃油熱值 4×107 J／kg	平均速度 15 km／h	牽引力 3000 N	額定載客量40人

（1）甲、乙兩車站相距2.1 km，電力機(jī)車運(yùn)行需要多長時(shí)間？消耗多少電能？
（2）公交汽車每千米消耗燃油0.4 kg，行駛2.1 km路程所消耗的燃油完全燃燒放出多少熱量？公交汽車的效率是多少？
（3）根據(jù)題中獲得的信息，從物理學(xué)角度談一談電力機(jī)車作為交通工具的優(yōu)點(diǎn)。（寫出一條即可）

Answer 1

(1) 0.035h ，35kW?h（2）6.3×10⁶J ， 18.8%   (3)①速度快(或節(jié)省運(yùn)行時(shí)間)；②機(jī)械效率高；③乘客人均消耗能量較少(或節(jié)能)；④無廢氣污染(或環(huán)保)。 （其它答案合理即可）                                  

知道地鐵的運(yùn)行速度和路程，利用速度公式求運(yùn)行時(shí)間；又知道地鐵電力機(jī)車的功率，利用W=Pt求消耗的電能；求出公交汽車行駛2.1km消耗燃油，計(jì)算燃油燃燒放出的熱量（總能量），知道牽引力和移動(dòng)的距離，計(jì)算出牽引力做功（有用能量），再利用效率公式求汽車效率
解：(1)由 v=s/t
∴運(yùn)行時(shí)間t=s/v=2.1km/60km/h=0.035h           
消耗電能W=Pt=10⁶×10^-3kW×0.035h=35kW?h                        （2分）
（2）燃油放熱Q=mq=0.4kg/km×2.1km×4×10⁷J/kg=3.36×10⁷J     
W=Fs=3000N×2.1×10³m=6.3×10⁶J               
汽車效率η=6.3×10⁶J/3.36×10⁷J×100%≈18.8%                        （4分）
(3)①速度快(或節(jié)省運(yùn)行時(shí)間)；②機(jī)械效率高；③乘客人均消耗能量較少(或節(jié)能)；④無廢氣污染(或環(huán)保)。 （其它答案合理即可）                                  （2分）