Question

【题目】阅读短文，回答问题： 扫地机器人与吸尘器
扫地机器人是一款能自动清扫的智能家用电器，如图甲．
机器人通过电动机旋转产生高速气流，将灰尘、杂物吸入集尘盒；其防滑轮皮采用凸凹材质制成；底部安装有塑料刷，用于清扫吸附在地板上的灰尘及轻小物体；前端装有感应器，通过发射、接收超声波或红外线来侦测障碍物．当剩余电量减为电池容量的20%时，机器人会主动寻找充电器充电．表一为某扫地机器人的部分参数．电池容量指放电电流与放电总时间的乘积．
表一：

额定工作电压	12V	额定功率	30W	清扫100m2运行时间50min
电池容量	2500mAh	工作噪音	＜50dB

机器人中吸尘电机的吸入功率是衡量其优劣的重要参数，测得某吸尘电机的吸入功率与真空度、风量间的对应关系如表二．真空度指主机内部气压与外界的气压差．风量指单位时间内通过吸尘电机排出的空气体积．吸尘电机吸入功率与输入功率的比值叫做效率．
表二：

真空度（Pa）	400	450	500	550	600
风量（m3/s）	0.025	0.02	0.017	0.015	0.013
吸入功率（W）	10	9		8.25	7.8

（1）机器人工作时，主机内部的气压（大于/小于/等于）大气压而产生吸力．若该机器人向障碍物垂直发射超声波，经过0.001s收到回波，则其发射超声波时与障碍物间的距离约为cm．（设超声波在空气中的传播速度为340m/s）
（2）下列说法中错误的是 ．
A.地面有静电时，轻小物体会吸附在地板上而不易清扫
B.采用凸凹材质的轮皮，可增大机器人与地面间的摩擦
C.当遇到玻璃门等透明障碍物时，使用红外线感应器效果较好
D.机器人工作时发出的声音不会对人的听力造成损伤
（3）该机器人正常工作时的电流为A；充满电后至下一次自动充电前能够连续正常工作的最长时间为min．
（4）由表二数据可知，当风量为0.017m3/s时，若其效率为34%，此时吸尘电机的输入功率为W；上述风量下，10min内通过吸尘电机提出的空气质量为kg．（取ρ空气=1.3kg/m3）
（5）如图乙为某传统吸尘器，表三为该吸尘器的部分数据．分析题中信息，从物理角度谈一下扫地机器人与传统的吸尘器相比，有哪些优点？；、（写出两条） 表三：

额定工作电压	220V	额定功率	1400W
工作噪音	＜75dB	清扫100m2工作时间	10min

Answer 1

【答案】
（1）小于；17
（2）C
（3）2.5；48；
（4）】8.5；13.26
（5）50dB＜75 dB；噪音小环保；节能
【解析】解：（1）由流体压强与流速的关系：流速越大的位置压强越小可知，机器人在工作时，由于转动的扇叶处气体的流速大，压强小， 在外界大气压的作用下将灰尘、杂物吸入集尘盒，故主机内部的气压小于大气压而产生吸力．由v= 得，超声波从发射到收到回波所通过的总路程：s总=vt=340m/s×0.001s=0.34m，则其发射超声波时与障碍物间的距离：s= = =0.17m=17cm；（2）A．地面有静电时，由于带电体具有吸引轻小物体的性质，所以轻小物体会吸附在地板上而不易清扫，故A正确；
B．采用凸凹材质的轮皮，是为了在压力一定时，增大接触面的粗糙程度来增大机器人与地面间的摩擦，故B正确；
C．当遇到玻璃门等透明或半透明障碍物时，其将直接穿过而不产生任何回波，这样扫地机器人就无法感应到前方有障碍物，于是也就无法做出减速的工作了，所以不能使用红外线感应器，使用超声波感应器较好，故C错误；
D．为了保护听力，应控制噪声不超过90dB，机器人工作时发出的声音小于50dB，所以不会对人的听力造成损伤，故D正确
故选C．（3）由P=IU得，机器人正常工作时的电流：I= = =2.5A，充满电后的电池容量Q1=2500mAh，下一次自动充电前的电池容量Q2=ηQ1=20%×2500mAh=500mAh，消耗的电池容量Q=Q1﹣Q2=2500mAh﹣500mAh=2000mAh，正常工作时的电流I=2.5A=2500mA，由I= 得，连续正常工作的最长时间：t= = =0.8h=48min；（4）由表格中数据可知，吸入功率等于真空度与风量的乘积，当风量为0.017m3/s时，吸尘电机吸入功率：P吸入=500Pa×0.017m3/s=8.5W，当风量为0.017m3/s时，t=10min=600s，则通过吸尘电机提出的空气体积：V=0.017m3/s×600s=10.2m3 ， 由ρ= 得，通过吸尘电机提出的空气质量：m=ρ空气V=1.3kg/m3×10.2m3=13.26kg．（5）由图可知，扫地机器人与传统的吸尘器相比50dB＜75dB，噪音小环保；由P= 可得，扫地机器人清扫100m2房间时消耗电能W1=P1t1=30W×50×60s=9×104J，传统的吸尘器清扫100m2房间时消耗电能W2=P2t2=1400W×10×60s=8.4×105J，因为9×104J＜8.4×105J，所以扫地机器人比传统的吸尘器节能．
所以答案是：（1）小于；17；（2）C；（3）2.5； 48；（4）8.5；13.26；（5）50dB＜75 dB；噪音小环保；节能．