Question

为缓解城市公交运输压力，我校综合实践活动小组针对我市淮海路交通拥挤现象，设计电力机车专用道。同学们收集到电力机车和公交汽车在某段运行区间内的相关数据如下：

××型号电力机车	电力机车 功率106W	平均速度 60 km／h	牵引力 5×103N	额定载客量80人
××型号公交汽车	燃油热值 4×107 J／kg	平均速度 15 km／h	牵引力 3000 N	额定载客量40人

（1）甲、乙两车站相距2.1 km，电力机车运行需要多长时间？消耗多少电能？
（2）公交汽车每千米消耗燃油0.4 kg，行驶2.1 km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电力机车作为交通工具的优点。（写出一条即可）

Answer 1

(1) 0.035h ，35kW?h（2）6.3×10⁶J ， 18.8%   (3)①速度快(或节省运行时间)；②机械效率高；③乘客人均消耗能量较少(或节能)；④无废气污染(或环保)。 （其它答案合理即可）                                  

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2.1km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
解：(1)由 v=s/t
∴运行时间t=s/v=2.1km/60km/h=0.035h           
消耗电能W=Pt=10⁶×10^-3kW×0.035h=35kW?h                        （2分）
（2）燃油放热Q=mq=0.4kg/km×2.1km×4×10⁷J/kg=3.36×10⁷J     
W=Fs=3000N×2.1×10³m=6.3×10⁶J               
汽车效率η=6.3×10⁶J/3.36×10⁷J×100%≈18.8%                        （4分）
(3)①速度快(或节省运行时间)；②机械效率高；③乘客人均消耗能量较少(或节能)；④无废气污染(或环保)。 （其它答案合理即可）                                  （2分）