Question

19．2012年杭州地鐵一期建成，杭州地鐵1號線近來正進行試運營前的大規(guī)模練兵．杭州將進入地鐵時代，地鐵是近年來新興的城市地下交通工具．
（1）當(dāng)列車啟動時，站立的乘客需要抓住扶手，這是為了防止由由于慣性引起乘客摔傷現(xiàn)象；某些地鐵站里，只有往上電梯而沒往下的電梯，從能量的角度來分析，其原因是上行時人要克服重力做功，重力勢能增加；下行時，重力可以對人做功，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能．
（2）某一地鐵電車的質(zhì)量為34噸沿平直軌道運動，載客量約為200人，所受阻力約等于車重的2%，當(dāng)電車以36公里/時速度作勻速運行時，輕軌電車的牽引電動機的功率約為88千瓦．
（3）新一代電車具有容納人數(shù)多、速度快、噪音低、安全、快速、準(zhǔn)時、高效、占地少等優(yōu)點的，從能源角度考慮，輕軌電車還具有哪些優(yōu)點？節(jié)能
（4）新一代電車依靠架設(shè)在軌道上方的電線和車輛搭載的鎳氫蓄電池供電．電車剎車制動的時候，發(fā)動機將發(fā)揮發(fā)電機的作用，利用制動能量給蓄電池充電，保證電車在沒有電線的軌道上的電能供應(yīng)．問：當(dāng)電車在電動機的牽引下行駛，將電能主要轉(zhuǎn)化為機械能．電車剎車制動的時候，發(fā)動機將發(fā)揮發(fā)電機的作用，利用制動能量給蓄電池充電時，將電能主要轉(zhuǎn)化為化學(xué)能．

Answer 1

分析 （1）物體保持原來運動狀態(tài)不變的性質(zhì)叫慣性，一切物體都有慣性，慣性是物體的一種屬性；向上運動需要克服重力做功，向下運動，重力對人做正功．
（2）知道物體的質(zhì)量，根據(jù)公式G=mg求出物體的重力，再計算出牽引力大��；知道拉力和物體移動速度，應(yīng)用功率公式求出功率．
（3）輕軌電車使用電能，可以節(jié)約傳統(tǒng)能源．
（4）電動機消耗電能得到機械能，將電能轉(zhuǎn)化為機械能；
發(fā)動機為蓄電池充電時，蓄電池發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存在蓄電池中．

解答 解：（1）列車啟動前，人和公共汽車處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)列車啟動時，人的腳由于和汽車地板之間存在摩擦力，人的腳和汽車一起運動，人的上半身由于慣性還保持原來的靜止?fàn)顟B(tài)，人的上半身會向車后方向傾倒，容易發(fā)生危險．
由于上行時人要克服重力做功，重力勢能增加；下行時，重力可以對人做功，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，所以，某些地鐵站里，只有上行的自動扶梯而沒有下行的自動扶梯．
（2）載客量約為200人，每位乘客的質(zhì)量約為50kg，
電車和乘客的總重力為：G=m_總g=（34×10³kg+200×50kg）×10N/kg=4.4×10⁵N；
電車的牽引力和阻力是一對平衡力，大小相等，
牽引力F=f=2%G=2%×4.4×10⁵N=8800N，
輕軌電車的牽引電動機的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=8800N×36×$\frac{1}{3.6}$m/s=88000W=88kW；
（3）輕軌電車使用電能，可以節(jié)約煤、石油等傳統(tǒng)能源．
（4）電動機在提供動力時消耗電能，得到機械能，把電能轉(zhuǎn)化為機械能；當(dāng)制動減速時，電動機還可以作為發(fā)電機為蓄電池充電，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能．
故答案為：（1）慣性；上行時人要克服重力做功，重力勢能增加；下行時，重力可以對人做功，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；
（2）88kW；
（3）節(jié)能；
（4）機械；化學(xué)．

點評 此題考查慣性、重力公式的應(yīng)用、二力平衡條件的應(yīng)用、功率公式、能量轉(zhuǎn)化等，涉及的知識點較多，是一道綜合性較強的題目，但總體難度不大，掌握基礎(chǔ)知識即可正確解題．