Question

18．随着生活水平的提高，扫地机器人逐步进入普通家庭．扫地机器人具有主动躲避障碍物、自动洗尘、自动返回充电等诸多智能功能．如图所示是某款扫地机器人，铭牌上的部分参数如下表所示，请回答下列有关问题．
（1）机器人洗尘时，高速旋转的叶轮把空气排出风机，使外部空气和灰尘不断地补充进风机，吸尘器就能“洗尘”了，其原理是利用了流体的流速越大，压强越小．
（2）电池容量“3000mA•h”是指当工作电流为3000mA时能持续供电1h．若充满电后所有电量用于扫地，则可供机器人持续正常工作多长时间？

项目	指标参数
工作电压	15V
功率	30W
电池容量	3000mAh

（3）机器人的供电系统设有自动充电功能．当检测到电池容量低至10%时会自动返回充电．若返回过程中受到的阻力为20牛，为确保机器人能顺利返回充电，需要充电时离充电座最远为多少米？（为保护电池，机器人智能用剩余电池容量的40%来克服阻力做功）

Answer 1

分析 （1）流体压强与流速的关系：流速越大，压强越小．
（2）先利用W=UIt求出电池的能量，再利用公式P=$\frac{W}{t}$的变形公式，可求出持续工作的时间．
（3）先计算电源用来克服阻力提供的能量，由克服阻力做的功，求出可以行驶的距离．

解答 解：（1）高速旋转的叶轮把空气排出风机，同时使外部空气和灰尘不断地补充进风机，吸尘器就能“吸尘”了，其原理利用了流体流速大的地方压强小．
（2）电池的容量为W=UIt=15V×3A×3600s=162000J，
由P=$\frac{W}{t}$=得：
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{162000J}{30W}$=5400s=1.5h；
（3）机器人吸尘器达到最大吸尘量时，克服摩擦力做到功为：
W′=Wη=162000J×10%×40%=6480J；
根据W=Fs=fs得：
s=$\frac{W}{f}$=$\frac{6480J}{20N}$=324m．
答：（1）流体的流速越大，压强越小；
（2）可供机器人持续正常工作1.5h；
（3）需要充电时离充电座最远为324m．

点评 本题涉及的物理知识多，难度较大，有力学知识力的平衡、功t 功率等知识点，一环扣一环，这类题能让学生对各物理量有一个整体性的掌握，有点难度，学生要熟练掌握物理公式，并灵活的运用到计算中去．