Question

 我国首辆氢燃料电池电动机车“蓝天号”在西南交大铁道专用线上成功运行（如图所示）．该车采用150kW的氢燃料电池作为牵引动力，正常行驶时的速度为18m/s．
（1）氢燃料电动机车与传统汽车相比有哪些优势？（回答两点）
（2）该车正常行驶30min需要完全燃烧多少千克的氢气？（q_氢气=1.35×10⁸J/kg）
（3）如果发动机的效率为90%，那么该车匀速行驶时受到的摩擦力是多少？

Answer 1

分析：（1）根据氢能源的优点和氢能源的开发和利用的最新动向即可作答；
（2）先计算出机车消耗的能量，再根据热值的计算公式q=

Q

m

计算出需要氢气的质量；
（3）根据公式P=

W

t

，v=

s

t

可推导出机车牵引力和速度的关系式F=

P

v

，计算出牵引力，再根据力的平衡计算摩擦力f．

解答：解：（1）氢气的燃烧值高；因为氢气燃烧产物是水，不污染环境；与传统的汽车相比有高效率、低排放、低成本、适应性好等特点．
（2）机车正常行驶30分钟消耗的能量为：
P=

W

t

得W=Pt=1.5×10⁵W×30×60s=2.7×10⁸J，
氢气的质量为：
m=

Q

q

=

W

q

=

2.7×108J

1.35×108J/kg

=2kg；
（3）由P=

W

t

，v=

s

t

得，机车的牵引力F=

P

v

=

1.5×105W×90%

18m/s

=7500N，
机车匀速行驶时受到的摩擦力等于发动机产生的牵引力：f=F=7500N．
答：（1）环保无污染、氢燃料的热值大；
（2）需要完全燃烧2千克的氢气；
（3）该车匀速行驶时受到的摩擦力是7500N．

点评：本题主要考查了氢能源的优点，燃料的热值和机车功率的计算，综合性强，要细心解答，避免出错，还要对新能源的开发和利用多多了解．