Question

截止2012年底，我國高速鐵路營運里程達到13000km．行駛在高速鐵路上的列車稱為動車，動車使用電動機提供動力，額定電壓為2.5×10⁴V，動車使用的電動機效率為80%．一列以150km/h速度行駛的動車消耗的電功率為1000kW，動車的速度越大，消耗的電功率越大，電功率與速度的三次方成正比．
（1）能源的種類繁多，人們從不同角度對能源進行分類．電能屬于

 

；
A．二次能源    B．可再生能源    C．化石能源    D．清潔能源
（2）已知北京至上海鐵路線路長度約為1350km，如果動車以150km/h的速度勻速從上海行駛到北京，消耗的電能為多少J；
（3）車車身都涉及成流線型，這樣做的目的是

 

；以300km/h速度勻速行駛的動車受到的阻力大小約為

 

N．

Answer 1

分析：（1）由一次能源經過加工轉換得到的能源是二次能源；能夠源源不斷地從自然界獲得或可重復利用的能源是可再生能源；石油、煤炭等是化石能源；對環境不會造成危害的能源是清潔能源．
（2）由速度公式的變形公式求出列車的行駛時間，然后由W=Pt可以求出消耗的電能．
（3）列車行駛時，主要克服列車的阻力作用，車頭制成流線型主要是為了克服阻力作用；
一列以150km/h速度行駛的動車消耗的電功率為1000kW，從而求出以300km/h速度勻速行駛時的功率，再根據效率求出動車的有用功率；再根據P=Fv求出動車的牽引力，因為勻速行駛所以阻力等于牽引力．

解答：解：（1）電能是消耗一次能源而獲得的能源，屬于二次能源，使用電能不會對環境造成嚴重污染，它是一種清潔能源，故AD正確；
（2）∵v=

s

t

，
∴動車運行時間t=

s

v

=

1350km

150km/h

=9h，
動車消耗的電能W=Pt=1000kW×9h=9000kW?h=3.24×10¹⁰J；
（3））動車車身都涉及成流線型，這樣做的目的是減小阻力；
根據題意可知：

P1

P2

=

v 3 1

v 3 2

即

1000kW

P2

=

(150km/h)3

(300km/h)3

，
P₂=8000kW=8×10⁶W，
故動車的有用功率：P=P₂×80%=8×10⁶W×80%=6.4×10⁶W，
∵P=Fv
∴動車受到的阻力f=F=

P

v

=

6.4×106W

300 3.6 m/s

=7.68×10⁴N．
故答案為：（1）AD；（2）消耗的電能為3.24×10¹⁰J；（3）減小阻力；7.68×10⁴．

點評：此題主要考查的是學生對能源的分類、流體壓強和流速的關系、電能、電功率計算公式的理解和掌握，特別是第三問難度很大．