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60km/h	牵引力5×106N	额定载客量500人
××型号 公交汽车	燃油热值  4×107J/kg	平均速度15km/h	牵引力3000N	额定载客量40人

（1）甲、乙两地铁站相距1.8km，地铁运行需要多长时间？消耗多少电能？
（2）公交汽车每km消耗燃油0.3kg，行驶1.8km路程所消耗的燃油完全燃烧放出多少热量？公交汽车的效率是多少？
（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

分析：（1）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；
（2）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；
（3）从节能、环保、省时等方面分析．

解答：解：（1）地铁运行时间：
t=

s

v

=

1.8km

60km/h

=0.03h，
消耗的电能：
W=Pt=10⁶×10^-3kW×0.03h=30kW?h；
（2）公交汽车行驶1.8km，消耗燃油：
m=0.3kg/km×1.8km=0.54kg，
燃油燃烧放热：
Q=mq=0.54kg×4×10⁷J/kg=2.16×10⁷J；
汽车效率：
η=

Fs

Q

=

3000N×1.8×103m

2.16×107J

=25%
（3）地铁作为交通工具的优点：①因车速度快，节省乘车时间；②无废气污染（环保）．
答：（1）地铁运行需要0.03h，消耗30kW?h电能；
（2）行驶1.8km路程所消耗的燃油完全燃烧放出2.16×10⁷J热量，公交汽车的效率是25%；
（3）地铁作为交通工具的优点：节省乘车时间，无废气污染（环保）．

点评：本体综合考查了速度计算、消耗电能的计算、燃料燃烧放热、效率计算，涉及到了环保知识，属于难题．