Question

地鐵可以緩解城市公交運(yùn)輸壓力，某學(xué)校綜合實(shí)踐活動(dòng)小組的同學(xué)們收集到地鐵機(jī)車(chē)和公交汽車(chē)在某段運(yùn)行區(qū)間內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)如下：

××型號(hào) 地鐵機(jī)車(chē)	地鐵電力機(jī)車(chē) 功率106W	平均速度 60km/h	牽引力 5×100N	額定載客量 500人
××型號(hào) 公交汽車(chē)	燃油熱值 4×107J/kg	平均速度 15km/h	牽引力3000N	額定載客量 40人

（1）甲、乙兩地鐵站相距1.8km，地鐵運(yùn)行需要消耗多少電能？
（2）公交汽車(chē)每千米消耗燃油0.3kg，行駛1.8km路程所消耗的燃油完全燃燒放出多少熱量？
（3）根據(jù)題中獲得的信息，從物理學(xué)角度談一談地鐵作為交通工具的優(yōu)點(diǎn)．（寫(xiě)出兩條即可）
（解答要求：寫(xiě)出依據(jù)的主要公式或變形公式，有數(shù)據(jù)代入，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位）

Answer 1

分析：（1）由表中數(shù)據(jù)找出地鐵機(jī)車(chē)的速度，然后由速度公式的變形公式可以求出機(jī)車(chē)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間；
由表中數(shù)據(jù)找出機(jī)車(chē)的功率，然后由電功公式求出機(jī)車(chē)消耗的電能．
（2）先求出行駛1.8km消耗的燃油，然后由燃燒值求出燃油釋放的熱量；
（3）求出載客量相同的情況下，地鐵與公交車(chē)消耗的能量，然后比較消耗能量的多少，進(jìn)行答題．

解答：解：（1）由表中數(shù)據(jù)可知，
地鐵機(jī)車(chē)的速度v_地鐵=60km/h，
地鐵電力機(jī)車(chē)的功率P_地鐵=10⁶W，
∵v=

s

t

，
∴地鐵的運(yùn)行時(shí)間：
t=

s

v地鐵

=

1.8km

60km/h

=0.03h=108s，
機(jī)車(chē)消耗的電能：
W=P_地鐵t=1×10⁶W×108s=1.08×10⁸J；
（2）公交車(chē)行駛1.8km消耗的燃油：
m=0.3kg/km×1.8km=0.54kg，
燃油完全燃燒釋放出的熱量
Q=qm=4×10⁷J/kg×0.54kg=2.16×10⁷J，
（3）載客500人，需要公交車(chē)的數(shù)量：
n=

500

40

=12.5，因此在額定載客量下，
載客500人需要13量公交車(chē)，
行駛1.8km，13量公交車(chē)消耗的能量：
Q_總=13×2.16×10⁷J=2.808×10⁸J，
地鐵機(jī)車(chē)載客500人行駛1.8km消耗的能量是1.08×10⁸J，
由此可見(jiàn)，在額定載客的情況下，運(yùn)載相同的乘客行駛相同的路程，
公交車(chē)消耗的能量比地鐵消耗的能量多．另外還有速度快（或節(jié)省運(yùn)行時(shí)間）、能量轉(zhuǎn)化效率高、無(wú)廢氣污染（或環(huán)保）等優(yōu)點(diǎn)．
答：（1）地鐵運(yùn)行時(shí)間是108s，消耗的電能是1.08×10⁸J．
（2）燃料釋放出的熱量是2.16×10⁷J．
（3）在額定載客情況下，運(yùn)載相同的乘客，行駛相同的路程，地鐵消耗的能量少，無(wú)廢氣污染（或環(huán)保）等優(yōu)點(diǎn)．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了求地鐵的運(yùn)行時(shí)間、消耗的電能，公交車(chē)的效率等問(wèn)題，涉及的問(wèn)題較多，熟練應(yīng)用速度公式的變形公式、電功公式、功的計(jì)算公式等即可正確解題．