Question

19．2012年杭州地鐵一期建成，杭州地鐵1號(hào)線近來(lái)正進(jìn)行試運(yùn)營(yíng)前的大規(guī)模練兵．杭州將進(jìn)入地鐵時(shí)代，地鐵是近年來(lái)新興的城市地下交通工具．
（1）當(dāng)列車(chē)啟動(dòng)時(shí)，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(méi)往下的電梯，從能量的角度來(lái)分析，其原因是上行時(shí)人要克服重力做功，重力勢(shì)能增加；下行時(shí)，重力可以對(duì)人做功，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能．
（2）某一地鐵電車(chē)的質(zhì)量為34噸沿平直軌道運(yùn)動(dòng)，載客量約為200人，所受阻力約等于車(chē)重的2%，當(dāng)電車(chē)以36公里/時(shí)速度作勻速運(yùn)行時(shí)，輕軌電車(chē)的牽引電動(dòng)機(jī)的功率約為88千瓦．
（3）新一代電車(chē)具有容納人數(shù)多、速度快、噪音低、安全、快速、準(zhǔn)時(shí)、高效、占地少等優(yōu)點(diǎn)的，從能源角度考慮，輕軌電車(chē)還具有哪些優(yōu)點(diǎn)？節(jié)能
（4）新一代電車(chē)依靠架設(shè)在軌道上方的電線和車(chē)輛搭載的鎳氫蓄電池供電．電車(chē)剎車(chē)制動(dòng)的時(shí)候，發(fā)動(dòng)機(jī)將發(fā)揮發(fā)電機(jī)的作用，利用制動(dòng)能量給蓄電池充電，保證電車(chē)在沒(méi)有電線的軌道上的電能供應(yīng)．問(wèn)：當(dāng)電車(chē)在電動(dòng)機(jī)的牽引下行駛，將電能主要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．電車(chē)剎車(chē)制動(dòng)的時(shí)候，發(fā)動(dòng)機(jī)將發(fā)揮發(fā)電機(jī)的作用，利用制動(dòng)能量給蓄電池充電時(shí)，將電能主要轉(zhuǎn)化為化學(xué)能．

Answer 1

分析 （1）物體保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)需要克服重力做功，向下運(yùn)動(dòng)，重力對(duì)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(jì)算出牽引力大��；知道拉力和物體移動(dòng)速度，應(yīng)用功率公式求出功率．
（3）輕軌電車(chē)使用電能，可以節(jié)約傳統(tǒng)能源．
（4）電動(dòng)機(jī)消耗電能得到機(jī)械能，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
發(fā)動(dòng)機(jī)為蓄電池充電時(shí)，蓄電池發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存在蓄電池中．

解答 解：（1）列車(chē)啟動(dòng)前，人和公共汽車(chē)處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)列車(chē)啟動(dòng)時(shí)，人的腳由于和汽車(chē)地板之間存在摩擦力，人的腳和汽車(chē)一起運(yùn)動(dòng)，人的上半身由于慣性還保持原來(lái)的靜止?fàn)顟B(tài)，人的上半身會(huì)向車(chē)后方向傾倒，容易發(fā)生危險(xiǎn)．
由于上行時(shí)人要克服重力做功，重力勢(shì)能增加；下行時(shí)，重力可以對(duì)人做功，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，所以，某些地鐵站里，只有上行的自動(dòng)扶梯而沒(méi)有下行的自動(dòng)扶梯．
（2）載客量約為200人，每位乘客的質(zhì)量約為50kg，
電車(chē)和乘客的總重力為：G=m_總g=（34×10³kg+200×50kg）×10N/kg=4.4×10⁵N；
電車(chē)的牽引力和阻力是一對(duì)平衡力，大小相等，
牽引力F=f=2%G=2%×4.4×10⁵N=8800N，
輕軌電車(chē)的牽引電動(dòng)機(jī)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(chē)使用電能，可以節(jié)約煤、石油等傳統(tǒng)能源．
（4）電動(dòng)機(jī)在提供動(dòng)力時(shí)消耗電能，得到機(jī)械能，把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；當(dāng)制動(dòng)減速時(shí)，電動(dòng)機(jī)還可以作為發(fā)電機(jī)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(shí)人要克服重力做功，重力勢(shì)能增加；下行時(shí)，重力可以對(duì)人做功，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；
（2）88kW；
（3）節(jié)能；
（4）機(jī)械；化學(xué)．

點(diǎn)評(píng) 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(shí)點(diǎn)較多，是一道綜合性較強(qiáng)的題目，但總體難度不大，掌握基礎(chǔ)知識(shí)即可正確解題．