
(1)①由于P=3kW=3000W,t=10min=600s,因此消耗的电能为:W=Pt=3000W×600s=1.8×106J。②电动巡逻车克服阻力所做的功为:W有用=W=1.8×106J。已知m人=220kg,m车=680kg,因此人和车的总重力为:G=m总g=(m人+m车)g=(220kg+680kg)×10N/kg=9000N。电动巡逻车所受阻力为人车总重的0.04倍,因此匀速行驶时的牵引力为:F=f=0.04G=0.04×9000N=360N。巡逻车通过的路程为:s=W有用/F=1.8×106J/360N=5000m。③由于S=8×10-2m2,因此人和车对地面的压强为:P=F压/S=GS/S=9000N/8×10-2m2=1×105Pa。
(2)汽车再生制动器能够将汽车制动时消耗的机械能转化为电能并储存起来,因此它相当于一个发电机。
(3)从图像中可以看出,汽车在匀速直线运动时速度保持不变,动能也保持不变。当关闭发动机后,速度减小,动能也减小,但动能与速度的平方成正比,因此动能与路程的图像应该是②。由图像可以看出,在正常行驶情况下,关闭发动机后行驶了40m-30m=10m;开启再生制动器行驶的距离为34m-30m=4m,因此转化为机械能的效率为4m/10m=25%,即40%。所以储能效率为1-40%=60%。
答案为:(1)①电动机消耗电能为1.8×106J;②巡逻车通过的路程为5000m;③人和车对地面的压强是1×105Pa;(2)发电机;(3)②;60%。