能量和能量的使用子課題
VIII.2 交通與能源效益
Transport & Energy Efficiency
交通工具的能量轉換與效率、燃料消耗率換算、空氣阻力的速度律與每乘客公里比較
Knowledge Groups
核心考點
1. 車輛能量轉換與效率
考評提示：按數據比較，不可只喊環保口號
- 流程加速時**化學能或電能部分轉為動能**，其餘以熱、聲與摩擦損耗；汽油引擎效率僅約 **25–35%**，大部分能量隨廢氣與冷卻散失。
- 對比**再生制動**把部分動能轉回電能儲存，但因內阻與摩擦損耗**不能 100% 回收**；電動車「電池至車輪」效率約 **85–90%**。
- 易錯陷阱功率影響**能量轉換的速率**，能量容量（電池或油缸）影響**可持續輸出的時間**；^^兩者意義不同，不可互換^^。
- 考評重點比較燃油車與電動車要**按題目數據**處理效率、續航、充電／加油時間與能源來源，避免只寫環保口號。
2. 燃料消耗率與空氣阻力
考評提示：阻力 ∝ v²；維持速度的功率 ∝ v³
- 計算燃料消耗率常以 **L／100 km** 表示；換算能量要用**能量密度**（汽油約 34 MJ／L），有用輸出能量 ÷ 燃料總能量即效率。
- 公式**空氣阻力 F ∝ v²**：速度加倍，阻力增至 4 倍；維持勻速所需**功率 P ＝ Fv ∝ v³**，速度加倍功率增至 8 倍。
- 考評重點高速耗油急增，^^主因是克服空氣阻力所需功率隨 v³ 上升，而非單純引擎轉速高^^；低速時滾動摩擦力佔主導。
- 對比改善車身流線型（降低阻力系數 Cd）可在高速時減少能耗；這正是電動巴士與跑車重視外型的物理原因。
3. 每乘客公里的公平比較
考評提示：必說明假設乘載率
- 定義公平比較交通工具能耗要用 **MJ／乘客公里**（每名乘客每公里所耗能量），而非整車能耗。
- 對比滿載的**地鐵與巴士**每乘客能耗通常遠低於單人駕駛的私家車；步行與單車最低，但受距離與地形限制。
- 易錯陷阱^^比較必須說明假設的乘載率：滿載巴士與只載數人的巴士，每乘客能耗相差極大^^；飛機長途每乘客公里能耗偏高。
常見題型 · scoring points
試解釋汽車高速行駛時耗油率急增的原因（3 分）
- 空氣阻力 F 與速度平方成正比，F ∝ v²（1 分）。
- 維持勻速所需功率 P ＝ Fv ∝ v³，故速度加倍功率增至 8 倍（1 分）。
- 引擎須輸出更大功率克服阻力，單位距離消耗的燃料隨之大增（1 分）。
能量和能量的使用 其他子課題
關於本文：由 DSE 神器團隊整理，資料以香港考試及評核局（HKEAA）最新公佈為準。最後更新：2026 年 6 月。想隨時隨地溫習？下載 DSE Physics 神器 App。
