Question

10．號(hào)稱“平穩(wěn)如地鐵，30s完成充電”的武漢市首條有軌電車路線，將于2016年6月正式通車．
（1）有軌電車工程采用的是高鐵技術(shù)，軌道經(jīng)過(guò)最新的焊接工藝焊接后沒(méi)有一個(gè)結(jié)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，電車可在軌道上平穩(wěn)運(yùn)行，而且采用的車輪是彈性車輪，可以降低軌道結(jié)點(diǎn)的撞擊，從而減少噪聲對(duì)周圍生活的影響；進(jìn)站前100m關(guān)閉動(dòng)力，采用了微機(jī)控制剎車技術(shù)，在平順較好的軌道上行駛，可以有效防止由于慣性帶來(lái)的危害，并開(kāi)啟逆變裝置將剩余動(dòng)能部分轉(zhuǎn)化為電能，使電池能量增加總儲(chǔ)量的10%．
（2）假如有軌電車相鄰兩個(gè)車站的間隔均為600m，平均車速為54km/h，電車運(yùn)行過(guò)程中的平均牽引力為8000N保持不變．若有軌電車的車頂安裝有一組超級(jí)充電電池，總儲(chǔ)存電能為2.4kw•h，利用乘客上下車在站臺(tái)停車時(shí)快速充滿電．根據(jù)設(shè)計(jì)要求，有軌電車每通過(guò)一站，電池剩余電能約為總儲(chǔ)存電能的20%．則該電池充電過(guò)程中的輸入功率至少為多少？
（3）有軌電車在平直的軌道上行駛時(shí)，它消耗的電能主要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，該能量轉(zhuǎn)化的效率約為多少？（計(jì)算結(jié)果請(qǐng)保留1位小數(shù)）

Answer 1

分析 （1）①減弱噪聲的途徑：從聲源處減弱、從傳播過(guò)程中減弱，從人耳處減弱；
②慣性是指物體保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)，一切物體都具有慣性；
（2）根據(jù)“有軌電車每通過(guò)一站，電池剩余電能約為總儲(chǔ)存電能的20%”求出有軌電車每通過(guò)一站電容需要輸入的能量，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出該電池的輸入功率；
（3）有軌電車主要將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；根據(jù)W=Fs求出有軌電車每通過(guò)一站的機(jī)械能，根據(jù)效率公式求出有軌電車能量的轉(zhuǎn)化效率．

解答 解：（1）軌道經(jīng)過(guò)最新的焊接工藝焊接后沒(méi)有一個(gè)結(jié)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，電車可在軌道上平穩(wěn)運(yùn)行，而且采用的車輪是彈性車輪，可以降低軌道結(jié)構(gòu)的撞擊，是在聲源處減弱噪聲，從而減少噪聲對(duì)周圍生活的影響；
由于慣性，有軌電車在行駛過(guò)程中剎車時(shí)需要向前運(yùn)動(dòng)一段路程，采用交流傳動(dòng)和微機(jī)控制制動(dòng)技術(shù)，在平順較好的軌道上行駛，可以有效制動(dòng)，大大減少由于慣性帶來(lái)的危害；
（2）有軌電車每通過(guò)一站電容需要輸入的能量為：
W=2.4kW•h×（1-20%）=1.92kW•h=6.912×10⁶J，
電池的輸入功率至少：
P=$\frac{W}{t′}$=$\frac{6.912×1{0}^{6}J}{30s}$=2.304×10⁵W；
（3）有軌電車主要將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
有軌電車每通過(guò)一站的機(jī)械能為：W_機(jī)械=Fs=8000N×600m=4.8×10⁶J，
有軌電車能量的轉(zhuǎn)化效率：
η=$\frac{{W}_{機(jī)械}}{W}$×100%=$\frac{4.8×1{0}^{6}J}{6.912×1{0}^{6}J}$×100%≈69.4%．
答：（1）噪聲；慣性；
（2）該電池的輸入功率至少為2.304×10⁵W；
（3）機(jī)械；有軌電車能量的轉(zhuǎn)化效率為69.4%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了噪聲的防止和慣性帶來(lái)的危害以及電功率公式、效率公式的應(yīng)用等，涉及到的知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性強(qiáng)，有一點(diǎn)的難度．