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

Question

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？

Answer 1

（1）巴铁的平均速度：v=(s)/(t)=(1500m)/(100s)=15m/s；
（2）由P=(W)/(t)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=(W)/(Q)得，柴油燃烧需放出的热量：
Q=(W)/(η)=(2.16×109J)/(30%)=7.2×10⁹J，
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)=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=(E电)/(E光)得，接收的太阳能：
E_光=(E电)/(η电)=(60kW•h)/(15%)=400kW•h，
接收太阳能的总功率P_光=(E光)/(t)=(400kW•h)/(8h)=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=(50kW)/(1kW/m2)=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．