Question

【题目】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
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）	10．00	9．00	8．50		7．80

（1）机器人工作时，主机内部的气压 （选填“大于”、“小于”或“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．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

C．机器人工作时发出的声音不会对人的听力造成损伤

D．采用凸凹材质的轮皮，可增大机器人与地面间的摩擦

（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0．015m3/s时，若吸尘电机的输入功率为25W，此时其效率为 ；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）光敏电阻是制作灰尘传感器的常用元件．图乙为某光敏电阻的控制电路，电源电压U0恒定，RG为光敏电阻，其阻值随空气透光程度的变化而变化，R0为定值电阻．当光敏电阻分别为6Ω和18Ω时，电压表的示数分别为6V和3V，则R0= Ω；为监测空气的透光程度，要将电压表表盘的相关刻度值转化为对应的总阻值（R0+RG），则转化后表盘上从左到右刻度线对应的阻值将 （选填“增大”、“不变”或“减小”）．

Answer 1

【答案】（1）小于；17；（2）B；（3）2．5；48；

（4）33%；11．7；（5）6；减小．

【解析】

试题分析：

（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；

（2）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；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B错误；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C正确；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D正确．故选D．

（3）由P=IU得，机器人正常工作时的电流：，

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，由得，连续正常工作的最长时间：

；

（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0．015m3/s时，吸尘电机吸入功率：

P吸入=550Pa×0．015m3/s=8．25W，

电动机的效率：，

当风量为0．015m3/s时，t=10min=600s，

通过吸尘电机提出的空气体积：

V=0．015m3/s×600s=9m3，

由得，通过吸尘电机提出的空气质量：

m=ρ空气V=1．3kg/m3×9m3=11．7kg；

（5）由电路图可知，光敏电阻RG和定值电阻R0串联，电压表测定值电阻R0两端的电压，

当光敏电阻RG1=6Ω时，电压表的示数U1=6V，光敏电阻两端的电压U=U0-U1，

此时电路中的电流：，即…①

当光敏电阻RG2=18Ω时，电压表的示数U1=3V，光敏电阻两端的电压U′=U0-U2，

此时电路中的电流：，即…②

联立①②可解得：U0=12V，R0=6Ω，

设电压表示数为U，此时电路中的电流：，

即，电源电压U0恒定，R0为定值电阻，

由此可见，电压表的示数U与总阻值（R0+RG）成反比，则转化后表盘上从左到右相邻两刻度线对应阻值的减小量将减小．