Question

【題目】最近，一項“中國原創”重大發明成為世界關注的焦點！它被稱為“空中奔跑的巴士”（又稱巴鐵），預計今年7月進行測試，其模型如圖所示，巴鐵依靠電力驅動在鋼軌上行駛，相當于40輛柴油公交車的運量，若1輛柴油公交車日常行駛時發動機的平均輸出功率為60kW，發動機的效率為30%，每消耗1kg柴油排放二氧化碳約為3kg，柴油的熱值近似取q=4.0×107J/kg。

（1）若巴鐵在100s內沿直線行駛了1500m，求這段時間內巴鐵的平均速度；

（2）按柴油公交車每日行駛10h計算，若引進1輛巴鐵取代40輛柴油公交車，則每日可減少二氧化碳排放量多少千克？

（3）巴鐵車內電器每天需消耗60kWh的電能，若這些電能全部由車頂上的太陽能電池板來提供，已知該太陽能電池板1m2面積上接收到的太陽平均輻射功率為1kW，光電轉化效率為20%，每天日照時間按6h計算，求需太陽能電池板的最小面積.

Answer 1

【答案】（1）15m/s （2）21600kg （3）50m2

【解析】解答：(1)巴鐵的平均速度： =15m/s；(2)根據P=可得，發動機做的功：W=Pt=60×103W×10×3600s=2.16×109J，根據η=可得，放出的熱量：Q==7.2×109J，根據Q=mq可得，燃油的質量：m==180kg，減少的二氧化碳排放量：m′=(180×40×3)kg=21600kg；(3)根據η=可得，接收的太陽能：E光==300kWh，接收光的功率P光==50kW，已知該太陽能電池板1m2面積上接收到的太陽平均輻射功率為1kW則電池板的面積S=50kW×1kWh/m2=50m2.

答：(1)這段時間內巴鐵的平均速度為15m/s；(2)每日可減少二氧化碳排放量21600kg；(3)需太陽能電池板的最小面積50m2.