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如图所示,是被称为“空中奔跑的巴士”(又称巴铁)的模型.2016年8月,在秦皇岛市进行了测试.巴铁运行在钢轨上,依靠电力驱动,实现了尾气零排放,载行时相当于40辆柴油公交车的
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如图所示,是被称为“空中奔跑的巴士”(又称巴铁)的模型.2016年8月,在秦皇岛市进行了测试.巴铁运行在钢轨上,依靠电力驱动,实现了尾气零排放,载行时相当于40 辆柴油公交车的运量,若1辆柴油公交车日常行驶时发动机的平均输出功率为60kW,发动机的效率为30%,按每消耗1kg柴油排放3kg二氧化碳计算,柴油的热值取 q=4.0×107J/kg.则:

(1)若巴铁在100s内沿直线行驶了1500m,求这段时间内巴铁的平均速度是多少米每秒?
(2)按柴油公交车每日行驶10h计算,若引进1辆巴铁取代40辆柴油公交车,则每日可减少二氧化碳排放量多少千克?
(3)巴铁车内电器每天需消耗60kW•h的电能,若这些电能全部由车顶上的太阳能电池板来提供,已知该太阳能电池板1m2面积上接收到的太阳平均辐射功率为1kW,光电转化效率为15%,每天日照时间按8h计算,求需要太阳能电池板的最小面积是多少平方米?

(1)若巴铁在100s内沿直线行驶了1500m,求这段时间内巴铁的平均速度是多少米每秒?
(2)按柴油公交车每日行驶10h计算,若引进1辆巴铁取代40辆柴油公交车,则每日可减少二氧化碳排放量多少千克?
(3)巴铁车内电器每天需消耗60kW•h的电能,若这些电能全部由车顶上的太阳能电池板来提供,已知该太阳能电池板1m2面积上接收到的太阳平均辐射功率为1kW,光电转化效率为15%,每天日照时间按8h计算,求需要太阳能电池板的最小面积是多少平方米?
▼优质解答
答案和解析
(1)巴铁的平均速度:v=
=
=15m/s;
(2)由P=
得,1辆柴油公交车发动机10h做功:
W=Pt=60×103W×10×3600s=2.16×109J,
由η=
得,柴油燃烧需放出的热量:
Q=
=
=7.2×109J,
根据Q=mq可得,1辆柴油公交车消耗燃油的质量:
m=
=
=180kg,
由题意可知,1辆巴铁取代40辆柴油公交车,减少的二氧化碳排放量:
m′=40×180×3kg=21600kg;
(3)根据η=
得,接收的太阳能:
E光=
=
=400kW•h,
接收太阳能的总功率P光=
=
=50kW,
已知该太阳能电池板1m2面积上接收到的太阳平均辐射功率为1kW,
则电池板的面积S=
=50m2.
答:(1)这段时间内巴铁的平均速度为15m/s;
(2)每日可减少二氧化碳排放量21600kg;
(3)需太阳能电池板的最小面积50m2.
(1)巴铁的平均速度:v=
s |
t |
1500m |
100s |
(2)由P=
W |
t |
W=Pt=60×103W×10×3600s=2.16×109J,
由η=
W |
Q |
Q=
W |
η |
2.16×109J |
30% |
根据Q=mq可得,1辆柴油公交车消耗燃油的质量:
m=
Q |
q |
7.2×109J |
4.0×107J/kg |
由题意可知,1辆巴铁取代40辆柴油公交车,减少的二氧化碳排放量:
m′=40×180×3kg=21600kg;
(3)根据η=
E电 |
E光 |
E光=
E电 |
η电 |
60kW•h |
15% |
接收太阳能的总功率P光=
E光 |
t |
400kW•h |
8h |
已知该太阳能电池板1m2面积上接收到的太阳平均辐射功率为1kW,
则电池板的面积S=
50kW |
1kW/m2 |
答:(1)这段时间内巴铁的平均速度为15m/s;
(2)每日可减少二氧化碳排放量21600kg;
(3)需太阳能电池板的最小面积50m2.
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